СЕКЦИЯ ГИДРООТВАЛА ОТХОДОВ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ Российский патент 2005 года по МПК E02B7/06 

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано при складировании отходов промышленных предприятий, например хвостов рудообогащения, золошлаков тепловых станций, преимущественно в районах с высокой сейсмической активностью и/или с суровыми климатическими условиями.

Известна секция гидроотвала отходов промышленных предприятий, включающая первичную дамбу (обвалования), размещенную на основании секции, вторичные дамбы, каждая из которых размещена большей частью на пляже намыва, экран, покрывающий поверхность основания и верховой откос первичной дамбы, водосбросной колодец, отводящий коллектор и самотечную дренажную систему перехвата потока в виде двух дрен, размещенных непосредственно у дамб, одна из которых - вдоль первичной дамбы, а другая - вдоль вторичной дамбы (Гидротехнические сооружения. Справочник проектировщика. /Под общей редакцией В.П.Недриги. - М.: Стройиздат, 1983, с.510, рис.21.1).

Недостатком такой секции гидроотвала является высокие затраты на выполнение качественного экрана, а также на отвод воды от дрен по сливным трубам, которые имеют большую протяженность, пересекают тела дамб и эксплуатируются в суровых климатических условиях. Дополнительно, такие дрены в секции работают не эффективно. Даже при значительном удалении отстойного пруда от дамб, вода, фильтрующая из блуждающих на пляже намыва потоков пульпы, насыщает у дамб отходы до основания секции, а порою и высачивается на низовом откосе дамбы, чему способствует экран в основании секции. При сейсмическом сотрясении отходы разжижаются во всей их водонасыщенной зоне, то есть практически во всей секции. Это приводит к прорыву дамб и к аварийному, порою катастрофическому, изливу разжиженных отходов, загрязняющих окружающую среду при одновременной утрате отходов, как вторичных ресурсов.

Известна секция гидроотвала промышленных предприятий, включающая первичную дамбу, размещенную на основании секции, вторичные дамбы, каждая из которых размещена большей частью на пляже намыва, и дренажную систему, размещенную в основании секции, водоприемные элементы которой выполнены в виде дренажных лучей, сходящихся в пределах водоприемной камеры, размещенной в основании секции на расстоянии от ее дамб и сообщенной с системой водоснабжения предприятия посредством насоса и отводящего водовода, размещенного в обслуживающем водоприемную камеру проходе. При этом проход выполнен в виде горизонтальной галереи или вертикального ствола (Ягин В.П., Вайкум В.А., Поваренкин В.А. и др. К вопросу размещения твердых водосодержащих отходов ТЭЦ и других производств //Гидротехническое строительство. 1998, №6, с.11-14, рис.2).

Недостатком такой секции гидроотвала является ее недостаточная надежность из-за разжижения водонасыщенных отходов в примыкающей к дамбам пляжной зоне секции при сейсмическом сотрясении, а также высокие затраты на организацию отвода воды из отходов пляжной зоны.

Техническим результатом изобретения является повышение надежности секции гидроотвала за счет предотвращения водонасыщения отходов в примыкающей к дамбам пляжной зоне и в снижение затрат на создание секции за счет расширения функциональных возможностей ее дренажной системы, обеспечивающей дополнительный отвод воды из отходов пляжной зоны.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в секции гидроотвала отходов промышленных предприятий, включающих первичную дамбу, размещенную на основании секции, вторичные дамбы, каждая из которых размещена большей частью на пляже намыва, и дренажную систему, размещенную в основании секции, водоприемные элементы которой выполнены в виде дренажных лучей, сходящихся в пределах водоприемной камеры, размещенной в основании секции на расстоянии от ее дамб и сообщенной с системой водоснабжения предприятия посредством насоса и отводящего водовода, размещенного в обслуживающем водоприемную камеру проходе, согласно изобретению по меньшей мере одна вторичная дамба снабжена покрывающим пляж намыва понуром, на котором выполнена дрена. Эта дрена дополнительным водоводом, размещенных в отходах секции, гидравлически сообщена с дренажным лучом дренажной системы.

Дополнительно, дрена выполнена в виде дренажной ленты и снабжена дренажной трубой, а луч выполнен трубчатым и размещен в траншее. В случае размещения в секции водосбросного колодца, водоприемная камера дренажной системы выполнена под водосбросным колодцем и имеет с его фундаментной частью общий корпус, а отводящий водовод совмещен с отводящим коллектором водосбросного колодца, при этом внутри этого коллектора размещен обслуживающий проход.

Целесообразно дополнительный водовод присоединить к дренажной трубе подвижно посредством трубчатого элемента и соединительной трубы, снабженной запорным устройством.

Сущность технического решения заключается прежде всего, в том, что в многоярусной секции гидроотвала вода из дрен, поярусно размещенных на специально выполненных для этого понурах, дополнительными водоводами отводится в дренажную систему основания секции. Именно это предотвращает водонасыщение отходов в примыкающей к дамбам пляжной зоне и одновременно кратчайшим и малозатратным внутренним путем осуществляется отвод воды из отходов этой зоны, что в суровых климатических условиях является особенно важным.

На фиг.1 - показан план секции гидроотвала; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - узел А на фиг.2; на фиг.5 - разрез В-В на фиг.1; на фиг.6 - разрез Г-Г на фиг.1.

Гидроотвал размещен на равнинной местности и состоит из заполненной отходами 1 секции 2, выведенной из цикла складирования, и примыкающей к ней секции 3, находящейся в цикле складирования отходов 1 (фиг.1).

Земляная емкость многоярусной секции 3 образована первичной дамбой (обвалования) 2, размещенной на грунтовом основании 5 и образующей первый ярус секции 3, и вторичными дамбами 6, 7, 8 и 9, каждая из которых размещена полностью или большей частью на пляже намыва 10 секции 3 и образующей ее последующий (2-й, 3-й, 4-й или 5-й) ярус. В секции 3 размещены два водосбросных колодца 11, каждый из которых сообщен с оборотной системой водоснабжения предприятия (не показаны) посредством самотечного отводящего коллектора 12, и дренажная система глубинного перехвата фильтрующей из секции 3 сточной воды 13, размещенная в грунтовом основании 5 ниже бытового уровня 14 природных грунтовых вод.

Вторичная дамба 7 снабжена коротким понуром 15, а вторичная дамба 8 - более длинным понуром 16, на котором размещена дрена, выполненная в виде дренажной ленты 17 с дренажной трубой 18 (на фиг.1 показана пунктиром). Эти понуры 15 и 16 покрывают в соответствующем ярусе пляж намыва 10 и выполнены из грунтового материала, коэффициент фильтрации которого не менее чем в 5-10 раз ниже коэффициента фильтрации подстилающих отходов. Этому условию могут удовлетворять отходы, взятые из прудковой зоны выведенной из цикла складирования секции 2. Толщина понура обычно не превышает 0.1-0.2 метра.

Водоприемные элементы дренажной системы выполнены в виде дренажных лучей 19, каждый из которых выполнен самотечным и содержит перфорированную трубу 20, размещенную в траншее 21 (фиг.3) и окруженную обратным фильтром 22, который сверху покрыт слоем 23 слабофильтрующего материала.

Дренажная труба 18 дополнительным (вертикальным) водоводом 24, размещенным в отходах 1 секции 3, подвижно соединена с перфорированной трубой 20 дренажного луча 19. Подвижность соединения вверху обеспечивается трубчатым элементом 25 (фиг.4) и соединительной трубой 26, снабженной задвижкой 27, шпиндель 28 которой выполнен удлиненным, а маховик 29 - приподнятым.

Перфорированные трубы 20 дренажных лучей 19 сходятся в пределах двух водоприемных камер 30 (фиг.5), где они каждая снабжена запорным устройством 31. Каждая из водоприемных камер 30 выполнена под водосбросным колодцем 11, имеет с его фундаментной частью 32 общий корпус 33 и посредством насоса 34 и водовода 35 с обратным клапаном 36 гидравлически сообщена с отводящим коллектором 12.

Отводящей коллектор 12 выполнен в виде железобетонной галереи 37, в нижней части которой размещен отводящий канал 38, а в отделенной от него перегородкой 39 верхней части - проход 40, обслуживающий водоприемную камеру 30. С отводящим каналом 38 посредством дополнительного водовода 41 (фиг.1) гидравлически сообщена дренажная труба 18. Присоединение дополнительного водовода 41 к дренажной трубе 18 выполнено подвижным аналогично присоединению к ней дополнительного водовода 24 (фиг.4).

На чертежах дополнительно обозначены: 42 - отстойный пруд; 43 - уровень воды в водоприемной камере; 44 - поверхность депрессионной воронки; 45 и 46 - границы водонасыщения; 47 - скважина режимной сети; 48 - дополнительный дренажный луч, вдавленный в грунтовое основание; 49 - аварийно-вентиляционная труба.

Создание секции гидроотвала и ее работа осуществляется следующим образом.

Одновременно с возведением первичной дамбы 4 внутри создаваемой секции складирования 3 устраивают водосбросные колодцы 11, отводящие коллектора 12 и элементы дренажной системы: водоприемные камеры 30 и дренажные лучи 19. Выставляют дополнительные вертикальные водоводы 24 и 41. После этого при закрытых в водосборных камерах запорных устройствах 31 в секцию складирования 3 по пульповодам (не показаны) подают отходы 1, складирование которых осуществляют в 1-м ярусе с образованием вокруг водосбросных колодцев отстойного пруда 42. После покрытия грунтового основания 5 слоем отходов 1 заданной толщины «а» (фиг.3) открытием запорных устройств 31 на перфорированных трубах 20 лучей 19 и включением насосов 34 задействуют дренажную систему.

Степенью открытия запорных устройств 31 и поддержанием посредством насосов 34 заданного уровня 43 сточной воды 13 в водоприемной камере 30 осуществляют отвод забранной сточной воды 13 интенсивностью, обеспечивающей образование в грунтовом основании 5 ниже бытового уровня природных грунтовых вод 14 депрессионной воронки с поверхность 44, вмещающей в плане всю секцию складирования 3. Это предотвращает образование под секцией складирования 3 купола растекания сточных вод 13.

Намыв отходов в каждый последующий ярус осуществляют после возведения соответствующей дамбы наращивания.

Перед намывом 3-го яруса выполняют короткий понур 15, а перед намывом 4-го яруса - длинный понур 16, дренажную ленту 17 с дренажной трубой 18, к которой подвижно присоединяют дополнительные водоводы 24 и 41. Начальный намыв 4-го яруса осуществляют при закрытых задвижках 27, открытие которых осуществляют после покрытия дренажной ленты 17 слоем отходов заданной толщины «в» (фиг.4). С этого момента дренаж отходов 1 секции 3 и ее грунтового основания 5 осуществляется единой дренажной системой. Отвод сточной воды из этой дренажной системы осуществляется вместе с сбросной водой из отстойного пруда и с одного сооружения, объединяющего водосбросный колодец и водоприемную камеру, и по общему водосбросному коллектору, что обеспечивает снижение затрат на создание секции.

Короткий понур 15 предотвращает под собой водонасыщение отходов в границах 45, а длинный понур 16 - в границах 46. Этому способствует своевременный отвод сточной воды с понура 16 дополнительным водоводом 24 в перфорированную трубу 20 дренажного луча 19 и дополнительным водоводом 41 - непосредственно в отводящий канал 38, расположенный в отводящем коллекторе 12. Поэтому при сейсмическом сотрясении не происходит разжижение отходов в зонах, прилегающих к дамбам и ограниченных со стороны отстойного пруда 42 границами водонасыщения 45, при намыве отходов в 3-й ярус, и 46, при намыве отходов в вышележащие ярусы. Именно этим обеспечивается устойчивость всего борта секции 3 при сейсмическом сотрясении и на любой стадии создания секции 3.

При самоуплотнении отходов 1 трубчатый элемент 25 (фиг.4) насаживается на дополнительный водовод 24, чем и предотвращается повреждение соединения дополнительного водовода 24 с дренажной трубой 18.

Интенсивность поступления сточных вод в водоприемную камеру 30 осуществляется посредством запорных устройств 31, а полнота предотвращения загрязнения природных грунтовых вод контролируется посредством скважин 47 режимной сети, по которым отслеживают уровень грунтовых вод, который не должен превышать раннее существовавший бытовой уровень природных грунтовых вод 14 в месте скважины 47 в данный сезон года.

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано при складировании отходов промышленных предприятий. Секция содержит первичную дамбу, размещенную на основании секции, вторичные дамбы, каждая из которых размещена большей частью на пляже намыва, и дренажную систему, размещенную в основании секции, водоприемные элементы которой выполнены в виде дренажных лучей, сходящихся в пределах водоприемной камеры, размещенной в основании секции на расстоянии от ее дамбы и сообщенной с системой водоснабжения предприятия посредством насоса и отводящего водовода, размещенного в обслуживающем водоприемную камеру проходе. По меньшей мере одна вторичная дамба снабжена покрывающим пляж намыва понуром, на котором выполнена дрена, при этом дрена дополнительным водоводом, размещенным в отходах секции, гидравлически сообщена с дренажным лучом дренажной системы. Дрена может быть выполнена в виде дренажной ленты и снабжена дренажной трубой. Дренажный луч может быть выполнен трубчатым и размещен в траншее. В случае размещения в секции водосбросного колодца водоприемная камера дренажной системы может быть выполнена под водосбросным колодцем и иметь с его фундаментной частью общий корпус, а отводящий водовод может быть совмещен с отводящим коллектором водосбросного колодца, при этом внутри этого коллектора размещен обслуживающий проход. Дополнительный водовод может быть присоединен к дренажной трубе дренажной ленты подвижно посредством трубчатого элемента и соединительной трубы, снабженной запорным устройством. Изобретение повышает надежность сооружения и снижает экономические затраты на него. 4 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Секция гидроотвала отходов промышленных предприятий, включающая первичную дамбу, размещенную на основании секции, вторичные дамбы, каждая из которых размещена большей частью на пляже намыва, и дренажную систему, размещенную в основании секции, водоприемные элементы которой выполнены в виде дренажных лучей, сходящихся в пределах водоприемной камеры, размещенной в основании секции на расстоянии от ее дамбы и сообщенной с системой водоснабжения предприятия посредством насоса и отводящего водовода, размещенного в обслуживающем водоприемную камеру проходе, отличающаяся тем, что по меньшей мере одна вторичная дамба снабжена покрывающим пляж намыва понуром, на котором выполнена дрена, при этом дрена дополнительным водоводом, размещенным в отходах секции, гидравлически сообщена с дренажным лучом дренажной системы.2. Секция по п. 1, отличающаяся тем, что дрена выполнена в виде дренажной ленты и снабжена дренажной трубой.3. Секция по п. 1, отличающаяся тем, что дренажный луч выполнен трубчатым и размещен в траншее.4. Секция по п. 1, отличающаяся тем, что в случае размещения в секции водосбросного колодца водоприемная камера дренажной системы выполнена под водосбросным колодцем и имеет с его фундаментной частью общий корпус, а отводящий водовод совмещен с отводящим коллектором водосбросного колодца, при этом внутри этого коллектора размещен обслуживающий проход.5. Секция по п. 2, отличающаяся тем, что дополнительный водовод присоединен к дренажной трубе дренажной ленты подвижно посредством трубчатого элемента и соединительной трубы, снабженной запорным устройством.