VI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2014

Добыча торфа в наши дни развита очень слабо. После разработки месторождений остаются огромные площади нарушенных земель, которые необходимо рекультивировать или восстанавливать. Торфяные ресурсы являются уникальным природным материалом органического происхождения и надежным источником в таких важных сферах, как агрохимия, биохимия, здравоохранение, микробиология и т.д. Поэтому выработанные торфяники необходимо не только рекультивировать, но и восстанавливать естественный процесс болотообразования, чтобы не потерять столь ценные земли. К настоящему времени во многих регионах РФ, в частности на территории Тверской области, выработаны обширные площади торфяных месторождений, которые могут представлять местную сырьевую базу для дополнительного извлечения природных ресурсов [1, 5].

Разработка торфяных месторождений, как правило, заключается в извлечении органического сырья, однако болота имеют огромные запасы минеральных и органоминеральных компонентов, в виде подстилающих залежь отложений. Таким образом, дополнительное комплексное извлечение минеральных и органоминеральных ресурсов является перспективным как с позиции рационального природопользования, так и с позиции получения органоминеральной композиционной продукции, которая по качественным характеристикам значительно превосходит различные виды торфяной продукции (рис. 1).

Пересмотр технологии добычи должен увеличить эффективность использования природных ресурсов и расширить ассортимент производимой продукции за счет выпуска органоминеральных и минеральных материалов, что должно послужить источником повышения экономической эффективности торфяных предприятий.

Предлагаемая нами технология добычи (описанная ниже) представляет собой комплексное использование ресурсов торфяных месторождений, что является одним из приоритетных направлений повышения экономической и экологической эффективности торфяных производств в связи со следующими причинами: более рационально используются ресурсы торфяных месторождений; имеется возможность получения качественной продукции из отходов добычи и переработки торфа; вследствие извлечения минеральных и органоминеральных компонентов время работы торфяного предприятия увеличивается; одновременно с извлечением дополнительных материалов происходит восстановление торфо- и болотообразовательного процесса.

В соответствии с системой рационального природопользования, технология добычи полезных ископаемых должна удовлетворять следующим условиям: достаточная полнота использования добытых природных ресурсов; полное и многократное использование отходов производства; обеспечение восстановления возобновляемых природных ресурсов.

Рассматривая более детально технологию добычи (поверхностно-послойная добыча фрезерной крошки) и первичной переработки торфа, видно, что она в разной степени отвечает каждому из перечисленных условий рационального природопользования. Полнота использования торфяных ресурсов может быть обеспечена путем глубокой переработки торфяного сырья. Одним из перспективных направлений является производство композиционной продукции на основе торфа, в качестве наполнителей в которой могут использоваться отходы производства и неиспользуемые при традиционных технологиях ресурсы торфяных месторождений.

Поскольку для роста растений-торфообразователей наличие остаточного слоя торфа не является обязательным, то его необходимость в целях восстановления растительности отсутствует. Для быстрейшего развития растений существенным фактором является обводненность рассматриваемого участка. Как теоретически было показано, комплексная выработка ресурсов месторождений, предполагающая снятие верхнего слоя минеральных подстилающих остаточный залежный слой, является причиной приближения уровня грунтовых вод к поверхности (рис. 2), что должно привести к более быстрому развитию растительности.

Кроме того, предлагаемый вариант интенсификации процесса заболачивания является экономически выгодным, поскольку операции по созданию условий, благоприятных для роста растений-торфообразователей, является одним из элементов технологии добычи. Отсутствие затрат также должно быть привлекательно для торфяных предприятий, поскольку одновременно с получением прибыли решается проблема восстановления нарушенных территорий (рис. 3, 4).

Предлагаемый вариант геотехнологии восстановления болотообразовательного процесса, суть которого сводится к дополнительному полному снятию придонного слоя торфа и части слоя минеральных отложений с сохранением пониженного уровня грунтовых вод (УГВ) вблизи поверхности. Это обуславливает избыточную увлажненность и развитие болотной растительности. В этой связи данная технология имеет следующие преимущества: сохранение пониженного уровня грунтовой воды; получение дополнительного природного сырья (торф, сапропель, минеральные отложения); расширение направлений использования природного сырья выработанного торфяника; возобновление болото- и торфообразовательного процесса (рис. 5) [2, 3].

В качестве объекта исследования для применения новой технологии добычи было выбрано выработанное торфяное месторождение «Озерецко-Неплюевское». Месторождение имеет пойменное залегание. Торфяная залежь низинного типа представлена лесной древесно-осоковой и низинной осоковой видами. Площадь торфяных карьеров составляет 559 га. Площадь в нулевых границах составляет 7665 га.

Площадь промышленной залежи – 6565 га. Основные характеристики залежи по средним значениям составляют: степень разложения придонного слоя торфа (торфяной почвы) R=45%; зольность А^D=23,4%; относительная влажность W=85,6%; кислотность солевой вытяжки рН_Сl=5,1; пнистость Пн=2,5%; максимальная мощность естественной залежи составляет 1,8 м; средняя мощность составляет 1,02 м (рис. 6). Первым этапом является определение основных технологических показателей добычи торфа: определение циклового и сезонного сбора фрезерного торфа, а также площади необходимой для выполнения программы. Далее, в связи с тем, что поверхность торфяного месторождения ранее находившегося в разработке сильно облесена, требуется проведение комплекса работ по подготовке производственных площадей. Эти работы осуществляются специализированными машинами и оборудованием. Добыча торфа осуществляется фрезерным способом. Этот процесс состоит из последовательного выполнения операций фрезерование, ворошение, валкование, уборка, штабелирование.

По окончанию разработки придонного слоя торфа на участке начинается добыча минеральных подстилающих отложений, представленных глинами и песком, которые используются совместно с торфом для получения композиционной продукции.

Площадь добычи минерального сырья составляет:

Глина: ; га

Песок: ; га

Значения Н_глина и Н_песок определяются исходя из УГВ и высоты подъема влаги в минеральном грунте:

Н_i=Н_УГВ – Н_ПГКК,

где Н_УГВ – глубина УГВ, м; Н_ПГКК–высота пограничного горизонта капиллярной каймы, м.

Глина: Н_глина=4,5-4,0=0,5 м;

Песок: Н_песок=1,0-0,6=0,4 м.

После добычи минерального сырья формируют навалы, где происходит подсушка, и влажность глины уменьшается. Далее минеральное сырье (глина) послойно снимается с помощью ковша-дробилки АLLU. Для последующего использования глина дробится в полевых условиях с помощью ковша-дробилки ALLU – SC2-15. Объем ковша V=2,12 м³, мощность трактора 50-60 кВт (по этим параметрам выбираем МТП-71). Транспортировка сырья осуществляется при помощи прицепа ПСТБ –12 с вместимостью кузова 15 м³ и грузоподъемностью 12 т.

Расчет технико-экономических показателей

Расчет стоимости продукции

№ п/п	Статьи расходов	Сумма расходов по статье, тыс. руб.
1	Топливо на технологические цели	3867,7
2	Зарплата производственных рабочих	1746,4
3	Отчисления на соцстрах	621,7
4	Амортизация основных фондов	4546,56
5	Текущий ремонт основных фондов	2441,1
6	Расходы на подготовку площадей	1149,75
7	Накладные расходы	2874,6
8	Прочие затраты	1724,8
	Себестоимость продукции	18972,61

Зададимся получением прибыли 25%, тогда стоимость продукции будет рассчитываться по формуле:

С=С_себ+0,25∙ С_себ

С=18972,61+0,25∙18972,61=23715,76 тыс. руб.

Рыночная стоимость торфа составляет 750 руб/м³_, песок - 500 руб/м³, глина - 200 руб/м³

Объемы добычи торфа, песка и глины, которые добываются на торфяном месторождении «Озерецко-Неплюевское» за сезон:

Торф: м³;

Глина: м³;

Песок: м³.

Поэтому прибыль от продажи торфяного и минерального сырья составит:

1. Прибыль от продажи торфяного сырья:

где – объем добычи торфа, м³;

С_т – рыночная стоимость торфа, руб/м³.

Получаем:

тыс. рублей;

1. Прибыль от продажи глины:

где – объем добычи глины, м³;

С_г – рыночная стоимость глины, руб/м³.

Получаем:

тыс. рублей;

1. Прибыль от продажи песка:

где – объем добычи песка, м³;

С_п – рыночная стоимость песка, руб/м³.

Получаем:

Песок: тыс. рублей.

Общая прибыль составит:

тыс. рублей.

Срок окупаемости:

где П_р. – прибыль от продажи продукции;

К_обор.– капитальные вложения на приобретение оборудования.

года.

Произведенный расчет технико-экономических показателей свидетельствует о целесообразности и рентабельности данной технологии добычи. Стоит так же отметить, что описанная выше геотехнология имеет в целом положительное влияние на экологическую среду, а именно приводит к возобновлению торфообразовательного процесса и самого болота в целом, исключает возможность возникновения пожаров.

Литература

1. Макаренко, Г.Л. Геосистемное природно-ресурсное размещение торфяных месторождений // Основы геологической природы, закономерности стратиграфии залежей торфяных месторождений, их георесурсная оценка: монография / Г.Л. Макаренко. Leipzig: LAP LAMBERT Academic Publisching, 2012. - 186 с.

2. Макаренко Г.Л., Яконовская Т.Б., Тимофеев А.Е., Макаренко А.Г. Технология комплексного использования органических и минеральных запасов торфяных месторождений с последующим восстановлением болотообразовательного процесса / Проблемы природопользования и инженерной экологии [Текст]: сборник трудов ученых и преподавателей факультета природопользования и инженерной экологии ТГТУ. Тверь: ТГТУ, 2007. С. 47-59.

3. Макаренко, Г.Л. Способ естественного возобновления болото- и торфообразовательного процесса при разработке торфяных месторождений/ Г.Л. Макаренко, А.Е. Тимофеев, А.Г. Макаренко // Патент № 2360119: МПК E21C41/32 (2006.01) 29.06.2009. − 7 с.

4. Макаренко, Г.Л. Геологическая природа болот: монография / Г.Л. Макаренко//. 1-е изд. Тверь: ТГТУ, 2009. – 160 с. .

5. Makarenko G.L. About the geological nature of peat bog // Europen Sceince and Technology [Text]: materials of the II international research and practice conference, Vol. II, Wiesbaden, May 9^th – 10^th, 2012/ publishing office «Bildungszentrum Rodnik e. V.» – c. Wiesbaden, Germany, 2012. – p. 148 - 155.

Код для цитирования: Скопировать