СПОСОБ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО СКЛАДИРОВАНИЯ ЗЕРНИСТЫХ ОТХОДОВ В ОТРАБОТАННОМ КАРЬЕРЕ Российский патент 1995 года по МПК E02B7/06 E02B3/16 

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано при гидравлическом складировании зернистых отходов в углублении с крутонаклонными бортами типа отработанного скального карьера.

Известен способ гидравлического складирования зернистых отходов в отработанном карьере, включающий создание в карьере емкости со слабопроницаемыми основанием и бортами, замкнутыми в плане, сброс пульпы в емкость с образованием надводного пляжа из отложений и отстойного пруда и частичный забор осветленной воды из отстойного пруда.

Недостаток известного способа заключается в возможности загрязнения окружающей среды инфильтрацией из емкости из-за высоких напоров воды на борта карьера со стороны емкости, а также в сложности ведения работ из-за труднодоступности к бортам карьера со стороны заполняемой емкости.

Цель изобретения повышение эффективности защиты окружающей среды и упрощение производства работ.

Цель достигается тем, что в способе гидравлического складирования зернистых отходов в отработанном карьере, включающем создание в карьере емкости со слабопроницаемыми основанием и бортами, замкнутыми в плане, сброс пульпы в емкость с образованием надводного пляжа из отложений и отстойного пруда и частичный забор осветленной воды из отстойного пруда, емкость выполняют в скальном карьере и заполняют пульпой ярусами по высоте, а сброс пульпы осуществляют рассредоточенно по периметру емкости с образованием надводного пляжа вдоль бортов карьера, причем в основании каждого яруса вдоль бортов карьера устраивают дренаж в виде дренажной ленты и дренажной трубы, сообщенной с полостью коллекторного колодца и содержащей на конце запорное устройство, а с поверхности дренажной ленты, по меньшей мере, в средней по глубине части емкости устраивают противофильтрационное покрытие бортов карьера на высоту не ниже верха последующего яруса емкости, при этом запорное устройство на каждой дренажной трубе открывают после образования над нею слоя отложений с высотой, обеспечивающей предотвращение сообщения дренажной трубы с отстойным прудом, а в процессе складирования отходов в коллекторном колодце постоянно поддерживают уровень воды ниже выходного отверстия из дренажной трубы нижнего яруса емкости.

Дополнительно дренажные ленты выполняют из искусственных нетканых материалов, например геотекстиля; противофильтрационное покрытие бортов карьера выполняют из твердеющей композиции; дренажные ленты выполняют из насыпного материала; противофильтрационное покрытие бортов карьера выполняют из связного грунта в виде присыпок, расположенных поярусно друг над другом; каждую дренажную трубу на входе в полость коллекторного колодца выполняют с обратным клапаном, предотвращающим поступление воды в дренажную трубу из коллекторного колодца в случае его непредвиденного заполнения водой; запорное устройство на дренажной трубе открывают до укладки над нею дренажной ленты последующего по высоте яруса; во время создания дренажа и противофильтрационного покрытия в одном ярусе емкости в отстойном пруде поддерживают минимально допустимый уровень воды; забор осветленной воды из отстойного пруда осуществляют посредством плавучего водоприемника, выполненного с замкнутым вокруг него заградительным боном, при этом бон выполняют вытянутым в направлении наиболее удаленного борта карьера, а со стороны двух или трех ближайших бортов карьера бон выполняют с продольными подводными оградительными козырьками, непроницаемыми для отходов.

Сущность способа заключается в следующем.

Сначала в нижней части скального карьера создают первый по высоте ярус емкости путем устройства противофильтрационного покрытия (экрана) днища и бортов карьера. После чего на дне карьера у его бортов устраивают перехватывающий дренаж первого яруса емкости в виде дренажной ленты и дренажной трубы, а затем осуществляют гидравлическое складирование зернистых отходов в первый ярус емкости таким образом, чтобы вдоль бортов карьера образовался надводный пляж на заданном уровне (верх первого яруса емкости), а в его средней части отстойный пруд. Дальнейшее же складирование отходов осуществляют у бортов карьера только одной половины его периметра, а у бортов второй (оставшейся) половины периметра и вдоль бортов пионерным способом устраивают дренаж второго яруса хранилища, а с его качественной поверхности ведут работы по устройству противофильтрационного покрытия бортов карьера второго по высоте яруса хранилища. Затем складирование отходов осуществляют у бортов второй половины периметра (так, где устроен дренаж, а борта второго яруса экранированы противофильтрационным покрытием), после чего завершают устройство дренажа и противофильтрационного покрытия бортов по всему периметру карьера, завершая таким образом создание второго яруса хранилища. Аналогичным образом осуществляют складирование отходов во втором готовом ярусе хранилища и подготавливают к заполнению третий ярус хранилища (устраивают дренаж и противофильтрационное покрытие бортов) и т.д. При этом каждый раз после покрытия дренажа отложениями заданной высоты дренаж задействуют путем его гидравлического соединения с коллекторным колодцем при одновременном удалении воды из колодца до уровня ниже нижнего дренажа. Это ускоряет обезвоживание находящихся над дренажом отложений и приобретение отложениями прочности, необходимой для ведения работ по устройству противофильтрационного покрытия бортов с поверхности последующего по высоте дренажа, снижающего, в свою очередь, требования к несущей способности отложений.

Предложенный способ повышает эффективность защиты окружающей среды от инфильтрации в нее загрязнений из карьерного хранилища за счет существенного уменьшения перехватывающим дренажом напоров воды на противофильтрационные покрытия днища и бортов карьера. При этом сам дренаж обеспечивает доступ к бортам для выполнения на них противофильтрационных работ, а выполнение дренажной ленты из геотекстиля одновременно предотвращает размыв отложений в местах выпуска пульпы, при этом дренаж из геотекстиля практически не уменьшает полезную емкость хранилища. Использование же плавучего водоприемника с замкнутым вокруг него заградительным боном, снабженным подводным оградительным козырьком, позволяет осуществить настоящий способа в вытянутом узком карьере.

На фиг. 1 изображено действующее хранилище зернистых отходов, план; на фиг. 2 то же, поперечный разрез при выполнении дренажной ленты из искусственных нетканых материалов, а противофильтрационного покрытия бортов из твердеющей композиции; на фиг. 3 то же, при выполнении дренажной ленты из насыпного материала, а противофильтрационного покрытия бортов из связного грунта в виде присыпок, расположенных поярусно друг над другом; на фиг. 4 узел присоединения дренажной трубы к коллекторному колодцу, разрез.

Способ осуществляют следующим образом.

П р и м е р 1. Случай узкого в плане карьера. Хранилище, например золы образуют в отработанном узком скальном карьере 1 путем возведения плотины 2 в пандусе 3. Дно 4 карьера 1 (фиг. 2) покрывают противофильтрационным слоем 5, выполненным из суглинка, а нижние части бортов левого 6, правого 7 (вид на пандус) и торцового 8 карьера 1 покрывают противофильтрационной присыпкой 9, выполненную также из суглинка. Вдоль бортов карьера 1 из насыпного материала создают дренаж в виде ленты 10 и трубы 11, расположенных в основании первого яруса емкости на слое 5 и примыкающих к присыпке 9. Одновременно у левого борта 6 вблизи пандуса 3 устанавливают коллекторный колодец 12, а у правого борта 7 на противоположном конце карьера коллекторный колодец 13. Дренажную ленту 10 у коллекторных колодцев прерывают, а концы дренажных труб 11 вводят в полости колодцев и снабжают каждый временным запорным устройством, например, в виде замкнутой герметизированной оболочки 14 (фиг. 4) из эластичного материала, заполняемой газом или жидкостью под давлением, и обратным клапаном 15, предотвращающим поступление воды в дренажную трубу 11 из коллекторного колодца в случае его непредвиденного заполнения водой. Таким образом, в нижней части карьера 1 создают первый ярус емкости с двумя гидравлически независимыми перехватывающими дренажами, расположенными в основании яруса хранилища вдоль разных продольных бортов карьера между двумя общими для них коллекторными колодцами 12 и 13. После чего по гидротранспортной системе, включающей подводящий трубопровод 16 (фиг. 1), два распределительных трубопровода 17 (левый борт) и 18 (правый борт), расположенных по периметру карьера 1 выше уровня его заполнения между коллекторными колодцами 12 и 13 и трубы ответвления 19 (на фиг. 1 задействованные ответвления показаны стрелками) с временными выпускными отверстиями 20 (фиг. 2), золовую пульпу подают к карьеру и рассредоточенно по периметру карьера осуществляют ее сброс в карьер до образования у его бортов надводного пляжа 21 из зольных отложений 22, а в его средней части отстойного пруда 23. Откос противофильтрационной присыпки 9 и насыпную дренажную ленту 10 в местах сброса пульпы от местного размыва защищают посредством покрытия их полотенцем 24 из искусственных нетканых материалов (геотекстиля), например, дорнита марки Ф-1 или Ф-2 (ТУ 21-29-81-81) фильнита (ТУ 63.178.110.83) или СИЗИ (У 17-14-101.79), а при необходимости у выпускных отверстий 20 устанавливают камеры гашения. Забор осветленной воды из отстойного пруда 23 осуществляют посредством плавучего водоприемника 25, снабженного при необходимости замкнутым вокруг него заградительным боном 26, при этом бон выполняют вытянутым в направлении наиболее удаленного борта 8, а со стороны плотины 2 и продольных бортов 6 и 7 карьера 1 бон снабжен продольными подводными оградительными козырьками 27, непроницаемыми для отходов. Такое водозаборное устройство позволяет осуществить забор из отстойного пруда 23 качественной воды и подать ее в отводящий трубопровод 28 в случае узкого в плане карьера и одновременно образовать надводный пляж 21 из отходов 22 вдоль бортов за счет резвого увеличения посредством козырька 27 глубины воды непосредственно перед плавучим водоприемником 25. После образования над дренажом отложений 22 заданной высоты, достаточной для предотвращения сообщения дренажных труб 11 с отстойным прудом 23, оболочки 14 разгерметизируют и вынимают из дренажных труб 11, а в коллекторных колодцах 12 и 13 посредством опускного насоса поддерживают уровень 29 воды ниже уровня насыпной дренажной ленты 10. В результате чего отложения 22, расположенные у бортов карьера выше дренажной ленты 10, постоянно находятся в процессе обезвоживания и уплотнения фильтрационными силами. После заполнения емкости отложениями 22 у бортов до установленного уровня сброс пульпы осуществляют только одним распределительным трубопроводом, например 17, (левый борт) до тех пор, пока надводный пляж 21 вдоль бортов 6 и 8 не приблизится к верхнему уровню первого яруса емкости. После чего сброс пульпы осуществляют только распределительным трубопроводом 18, а вдоль бортов 6 и 8 по отложениям 22, после приобретения ими в процессе обезвоживания достаточной несущей способности, от коллекторного колодца 12 до коллекторного колодца 13 в основании второго по высоте яруса емкости укладывают дренажную ленту 30, выполненную из искусственных нетканых материалов (геотекстиля), и сопровождают ее, как и в основании первого яруса, дренажной трубой 11, концы которой вводят в полости колодцев 12 и 13 и каждый снабжают герметизированной оболочкой 14 и обратным клапаном 15. С качественной поверхности дренажной ленты 30, существенно повысившей несущую способность отложений, производят осмотр бортов 6 и 8, заделку открытых карстовых полостей и широких трещин твердеющими материалами, а при необходимости осуществляют нанесение сплошного или прерывного противофильтрационного покрытия 31 (фиг. 2) из твердеющей композиции на высоту не ниже верха последующего (второго) яруса емкости. При этом на период устройства дренажа и противофильтрационного покрытия бортов для облегчения ведения работ в отстойном пруде 23 поддерживают минимально допустимый уровень путем регулирования количества забираемой из пруда воды или путем временного прекращения сброса пульпы в карьер 1, например, при наличии резервного золоотвала После завершения работ у бортов 6 и 8 сброс пульпы переключают на распределительный трубопровод 17, а у правого борта 7 аналогичным образом устраивают дренажную ленту 30, укладывают дренажную трубу 11 и наносят покрытие 31 на борт 7, завершая, таким образом, создание второго по высоте яруса емкости. После чего осуществляют складирование зольных отходов во второй ярус емкости в той же последовательности, что и в первому ярусе сначала посредством обоих распределительных трубопроводов 17 и 18, затем посредством только одного трубопровода, например 17, а затем посредством только другого трубопровода 18. Аналогичным образом осуществляют создание последующих по высоте ярусов емкости со слабопроницаемыми бортами и с дренажом в основании и складирование в них зольных отходов до полного использования полости скального карьера 1. При этом в коллекторных колодцах 12 и 13 постоянно поддерживают уровень воды 29 ниже уровня насыпной дренажной ленты 10 в основании первого яруса емкости, а наиболее выветрелые и пологие борта в верхнем ярусе могут быть покрыты присыпкой из суглинка, устраиваемой с естественной поверхности земли.

П р и м е р 2. Случай широкого в плане карьера. В широком карьере при гидравлическом складировании зернистых отходов улучшаются условия для создания широких надводных пляжей и отстойного пруда, что упрощает ведение работ по созданию качественного противофильтрационного покрытия поверхности бортов. Все работы по складированию отходов в карьере осуществляют в той же последовательности, что и в случае узкого карьера пример 1. При этом дренажные ленты 32 (фиг. 3) выполняют пионерным способом из насыпного материала, например шлака или песчано-гравийного грунта, а с их качественной поверхности борта карьера 1 покрывают суглинком в виде присыпок 33, расположенных поярусно друг над другом, причем присыпку 33 верхнего (четвертого) яруса устраивают с естественной поверхности земли без устройства дренажной ленты в основании яруса. При необходимости дренажную ленту выполняют комбинированной: в основание насыпного дренажного слоя укладывают геотекстиль.

Использование: в гидротехническом строительстве, в частности при гидравлическом складировании зернистых отходов в углублении с крутонаклонными водопроницаемыми бортами типа отработанного скального карьера. Сущность изобретения: при осуществлении способа складирования в карьере создают емкость для отходов, заполняемую ярусами по высоте. Сброс пульпы в карьер осуществляют, рассредоточенно чередуя задействование распределительных трубопроводов, расположенных на разных полупериметрах емкости, с образованием надводного пляжа вдоль бортов карьера и отстойного пруда в средней части карьера. В основании каждого яруса вдоль бортов устраивают перехватывающий дренаж в виде дренажной ленты, выполненной из геотекстиля, или ленты, выполненной из насыпного материала, и дренажной трубы, сообщенной с полостями коллекторных колодцев и содержащей на концах запорные устройства, каждое в виде герметизированной эластичной оболочки и обратные клапаны. С качественной поверхности дренажной ленты каждый раз на бортах карьера на высоту последующего яруса емкости устраивают противофильтрационное покрытие из твердеющей композиции или в виде присыпок из связного грунта, расположенных поярусно друг над другом. Запорные устройства на трубах открывают до укладки над трубой дренажной ленты последующего яруса, но после образования над нею слоя отложений установленной высоты, предотвращающей сообщение дренажной трубы с отстойным прудом. В процессе складирования отходов в коллекторных колодцах постоянно поддерживают уровень воды ниже нижнего дренажного слоя, а забор воды из отстойного пруда осуществляют плавучим водоприемником, снабженным заградительным боном с продольным надводным оградительным козырьком. 8 з. п. ф-лы, 4 ил.

1. СПОСОБ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО СКЛАДИРОВАНИЯ ЗЕРНИСТЫХ ОТХОДОВ В ОТРАБОТАННОМ КАРЬЕРЕ, включающий создание в карьере емкости со слабопроницаемыми основанием и бортами, замкнутыми в плане, сброс пульпы в емкость с образованием надводного пляжа из отложений и отстойного пруда и частичный забор осветвленной воды из отстойного пруда, отличающийся тем, что емкость выполняют в скальном карьере и заполняют пульпой ярусами по высоте, а сброс пульпы осуществляют рассредоточенно по периметру емкости с образованием надводного пляжа вдоль бортов карьера, причем в основании каждого яруса вдоль бортов карьера устраивают дренаж в виде дренажной ленты и дренажной трубы, сообщенной с полостью коллекторного колодца и содержащей на конце запорное устройство, а с поверхности дренажной ленты по меньшей мере в средней по глубине части емкости устраивают противофильтрационное покрытие бортов карьера на высоту не ниже верха последующего яруса емкости, при этом запорное устройство на каждой дренажной трубе открывают после образования над нею слоя отложений высотой, обеспечивающей предотвращение сообщения дренажной трубы с отстойным прудом, а в процессе складирования отходов в коллекторном колодце постоянно поддерживают уровень воды ниже выходного отверстия из дренажной трубы нижнего яруса емкости. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дренажные ленты выполняют из искусственных нетканых материалов, например геотекстиля. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что противофильтрационное покрытие бортов карьера выполняют из твердеющей композиции. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дренажные ленты выполняют из насыпного материала. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что противофильтрационное покрытие бортов карьера выполняют из связного грунта в виде присыпок, расположенных поярусно одна над другой. 6. Способ гидравлического складирования зернистых отходов в отработанном карьере по п.1, отличающийся тем, что каждую дренажную трубу на входе в полость коллекторного колодца выполняют с обратным клапаном, предотвращающим поступление воды в дренажную трубу из коллекторного колодца в случае его непредвиденного заполнения водой. 7. Способ по п.1, отличающийся тем, что запорное устройство на дренажной трубе открывают до укладки над нею дренажной ленты последующего по высоте яруса. 8. Способ по п.1, отличающийся тем, что во время создания дренажа и противофильтрационного покрытия в одном ярусе емкости в отстойном пруде поддерживают минимально допустимый уровень воды. 9. Способ по п.1, отличающийся тем, что забор осветленной воды из отстойного пруда осуществляют посредством плавучего водоприемника, выполненного с замкнутым вокруг него заградительным боном, при этом бон выполняют вытянутым в направлении наиболее удаленного борта карьера, а со стороны двух или трех ближайших бортов карьера бон выполняют с продольными подводными оградительными козырьками, не проницаемыми для отходов.