СПОСОБ СКЛАДИРОВАНИЯ ЗЕРНИСТЫХ ОТХОДОВ В СЕКЦИЮ ГИДРООТВАЛА И В ТЕЛО КОНСЕРВАЦИИ НАД СЕКЦИЕЙ Российский патент 2010 года по МПК E02B7/06 E21C41/32 

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть применено при складировании зернистых отходов в секцию гидроотвала на завершающей стадии ее заполнения и в тело консервации над секцией на начальной стадии его создания.

Известен способ складирования зернистых отходов в секцию гидроотвала, включающий поярусный намыв отходов до проектного уровня в секцию, емкость каждого яруса которой создают ограждающими дамбами, а намыв отходов в ярус осуществляют с образованием прудковой и пляжной зоны. При этом в нижней части секции на внутреннем откосе первичной дамбы обвалования выполняют дренаж, который снабжают дренажной трубой, расположенной непосредственно у подошвы откоса, и трубами, сливающими из дренажа воду (Гидротехнические сооружения. Справочник проектировщика. / Под ред. В.П.Недриги. - М.: Стройиздат, 1983. Стр.510, рис.21.1).

Недостаток известного способа заключаются в том, что дренаж, расположенный в основании секции, длительное время работает в мелкозернистой среде и к моменту окончания заполнения секции отходами может полностью закольматироваться и выйти из строя. При этом при создании емкости первого (нижнего) яруса секции такой дренаж изначально не всегда выполняют. В таких условиях на завершающей стадии заполнения секции не происходит достаточное обезвоживание отходов в пляжной зоне. Это создает трудности при создании из отходов пляжа вторичных ограждающих дамб в верхней части секции.

Там же известен способ, в котором дополнительно к известному способу на пляже промежуточного яруса вдоль вторичной ограждающей дамбы и непосредственно у подошвы ее внутреннего откоса выполняют трубчатый дренаж, снабженный средством удаления из него воды.

Недостаток этого способа заключаются в следующем.

1. Такой трубчатый дренаж, расположенный сбоку от пляжной зоны, недостаточно эффективно обезвоживает отходы в пляжной зоне выше расположенных ярусов, что создает трудности при создании из отходов вторичных ограждающих дамб в этих ярусах.

2. При консервации заполненной отходами секции целесообразно над секцией осуществлять поярусный намыв из отходов тела консервации с выпуклой формой наружной поверхности, ограждающие элементы ярусов тела консервации выполнять из обезвоженных отходов пляжной зоны, а наружную боковую поверхность каждого ограждающего элемента совмещать с наружной поверхностью намеченного к созданию тела консервации.

В этом случае крутизна наружного откоса ограждающего элемента яруса тела консервации в 6-8 раз меньше, чем крутизна наружного откоса ограждающей дамбы яруса секции. При равенстве высот этих ярусов объем тела ограждающего элемента примерно в 2 раза превышает объем тела ограждающей дамбы. Поэтому выполнение ограждающего элемента яруса тела консервации связано с разработкой в пляжной зоне предыдущего яруса большого карьера, следовательно, и с обезвоживанием большого объема отходов. Это обезвоживание не может быть эффективно осуществлено дренажом, предусмотренным в известном техническом решении. После же заполнения секции отходами такое обезвоживание связано со сложными работами и высокими затратами средств.

Известен способ консервации секции гидроотвала зернистых отходов промышленных предприятий, согласно которому в секцию намывают отходы до проектного уровня, затем намыв прекращают и осуществляют консервацию (Рекомендации по проектированию хвостовых хозяйств предприятий металлургической промышленности. - М.: Стройиздат, 1975, с.44-50).

Однако конечное состояние поверхности гидроотвала не обеспечивает удобный для консервации рельеф, поэтому при планировке центральную часть секции наращивают отходами, взятыми из пляжной зоны, и привозным карьерным грунтом. При этом ограждающие дамбы, воспринимавшие в процессе намыва отходов в секцию расчетные гидравлические нагрузки, срезают по высоте до 20 процентов. В результате всего этого конечный коэффициент заполнения гидроотвала обычно не превышает 0,75-0,85, а во время проведения работ происходит аномальное пыление, особенно на золоотвалах. Все это ведет к высоким затратам средств и к существенным экологическим издержкам.

Известен способ складирования зернистых отходов в секцию гидроотвала и тело консервации секции, согласно которому сначала по известным технологиям в секцию намывают отходы до проектного уровня, затем пульпу подают из точечного выпуска в центральную часть секции для формирования одноярусного тела намыва, т.е. тела консервации, выпуклой формы (А.с. СССР №1052614, опубл. 07.11.83).

Недостатки этого известного способа заключаются в следующем.

1. При намыве такого одноярусного тела консервации (конусный замыв секции) непосредственно вдоль ограждающих сооружений, создавших емкость секции, по всему периметру яруса образуется узкий пруд-канал. В этом случае грунтовая вода постоянно обуславливает высокое гидравлическое воздействие на ограждающие сооружения, что снижает надежность заполненной отходами секции.

2. При намыве все тело консервации насыщается водой, которая в зимнее время года под напором воздействует на слой сезонного промерзания отходов с образованием бугров пучения и ключей, разрушающих наружную боковую поверхность тела яруса и образующих на ней наледи, что снижает надежность создаваемого тела консервации. Дополнительно при низких температурах, особенно при снегопаде, вся содержащаяся в пульпе вода может замерзнуть и образовать сплошное ледогрунтовое тело. В результате этого может прекратиться поступление воды из секции в систему оборотного водоснабжения гидротранспорта отходов, а наледь может переполнить секцию и выйти за ее пределы. Все это делает невозможным возведение тела консервации в холодный период года без образования отстойного пруда в центральной части яруса намыва.

3. На протяжении всего периода намыва тела консервации и выполнения слоя рекультивации необходимо осуществлять пылеподавление на всей остающейся без изменения наружной поверхности намытой части тела консервации. Это обуславливает высокие затраты средств и существенные экологические издержки.

Указанные недостатки снижают эффективность известных способов из-за высоких затрат и недостаточной надежности.

Вследствие трудностей, возникших при выборе прототипа, формула изобретения составлена без разделения на ограничительную и отличительную части.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в снижении затрат и повышении надежности, прежде всего экологической, а достигаемый при этом технический результат заключается:

- в своевременном и качественном обезвоживании отходов, необходимых для создания ограждающих дамб завершающего яруса намыва секции и ограждающих элементов, по меньшей мере, первого яруса тела консервации;

- в повышении надежности секции за счет снижения уровня грунтовой воды перед ограждающими дамбами секции;

- в упрощении работ по пылеподавлению при создании тела консервации за счет уменьшения пылящей поверхности отстойным прудом и покрытия части поверхности тела консервации слоем рекультивации.

В заявляемом способе складирования зернистых отходов в секцию гидроотвала и в тело консервации над секцией указанная задача решается, а технический результат достигается тем, что сначала осуществляют поярусный намыв отходов до проектного уровня с образованием прудковой и пляжной зоны в секцию, емкость каждого яруса которой создают ограждающими дамбами. В верхней части секции на пляже яруса выполняют дренаж, который располагают на расстоянии от ограждающей дамбы яруса и вдоль нее и снабжают средством удаления из него воды. Дренаж в плане располагают под подошвой, по меньшей мере, одного карьера, который намечают к разработке при выполнении ограждающего элемента яруса, намеченного к созданию тела консервации над заполненной отходами секцией. После всего этого осуществляют намыв первого (нижнего) яруса тела консервации, с наружной поверхностью которого в пределах яруса совмещают наружную боковую поверхность ограждающего элемента яруса, затем эту поверхность покрывают слоем рекультивации.

Дополнительно:

- дренаж выполняют в основании завершающего яруса намыва отходов в секцию и/или ему предшествующего яруса;

- дренаж выполняют трубчато-тюфячного типа;

- дренаж снабжают поперечными дренами;

- после намыва первого яруса тела консервации осуществляют намыв последующих ярусов тела консервации, с наружной поверхностью которого в пределах каждого яруса совмещают наружную боковую поверхность ограждающего элемента этого яруса;

- намыв первого и последующих ярусов тела консервации каждый раз осуществляют с технологической временной призмы, которую возводят на гребне ограждающего элемента яруса из грунтового материала, пригодного для последующего выполнения из него слоя рекультивации.

Именно создание дренажа на пляже яруса в верхней части секции на завершающей стадии ее заполнения по указанным правилам обеспечивает снижение затрат и повышение надежности способа.

Изобретение поясняется чертежами, на которых величина уменьшения горизонтальных размеров в пять раз превышает величину уменьшения вертикальных размеров и на которых изображены:

- на фиг.1 - план секции гидроотвала на момент, когда завершен намыв первого яруса тела консервации;

- на фиг.2 - верхняя часть секции гидроотвала и первого, а также, пунктиром, второго яруса тела консервации, разрез А-А на фиг.1, пример 1, случай относительно мелких зернистых отходов;

- на фиг.3 - верхняя часть секции гидроотвала и три первых, а также, пунктиром, четвертый ярус тела консервации, разрез А-А на фиг.1, пример 2, случай относительно крупных зернистых отходов.

Пример 1 (фиг.1 и 2). В секцию 1 гидроотвала осуществляют складирование мелкозернистых и/или пылеватых отходов, например золошлаков тепловой электрической станции, пляжная зона 2 которых характеризуется коэффициентом фильтрации k_ф<2 м/сут и уклоном поверхности пляжа i_пл<0.005, доля единицы. При этом содержание шлаковых фракций в исходном составе золошлакового материала более 15%, что позволяет в секции 1 поярусно возводить ограждающие дамбы 3 из золошлаков пляжной зоны 2.

Сначала осуществляют поярусный намыв отходов в секцию 1 до проектного уровня 4 с образованием пляжной зоны 2 и прудковой 5. Емкость каждого яруса намыва (далее яруса) 6 создают ограждающими дамбами 3, которые возводят из золошлаков пляжной зоны 2 предыдущего яруса каждый раз после их обезвоживания для обеспечения прохождения техники. В верхней части секции 1 в основании завершающего яруса 7 на пляже 8 яруса 9, предшествующего завершающему ярусу 7, т.е. на нижерасположенном ярусе, выполняют трубчато-тюфячный дренаж (далее дренаж) 10, дренажную трубу 11 которого снабжают отводящей трубой 12 с запорным устройством на выходе (не показано). Дренаж 10 располагают на расстоянии от ограждающей дамбы 3 яруса 9 и вдоль нее, а при необходимости снабжают поперечными дренами 13. В плане дренаж 10 располагают под подошвой карьера 14, намеченного к разработке с пляжа 8 в завершающем ярусе 7. Карьер 14 предназначен для выполнения ограждающего элемента 15 первого яруса 16, намеченного к созданию над заполненной отходами секцией 1 тела консервации 17.

После намыва завершающего яруса 7 секции 1 посредством дренажа 10 осуществляют обезвоживание пляжной зоны 2 этого яруса 7 и вокруг секции 1 возводят ограждающий элемент 15, создающий емкость первого яруса 16 тела консервации 17 - на чертежах перемещение отходов показано дугообразной сплошной стрелкой. При этом наружную боковую поверхность 18 ограждающего элемента 15 в пределах яруса намыва 16 совмещают с наружной поверхностью 19 тела консервации 17, после чего осуществляют намыв золошлаков в емкость яруса 16, а наружную боковую поверхность 18 ограждающего элемента 15 покрывают слоем рекультивации 20.

При достаточной водопроницаемости и ширине пляжа 2 и времени обезвоживания золошлаков дренаж 10 целесообразно выполнить в основании яруса 9, который предшествует завершающему ярусу 7 секции 1. В этом случае дренаж 10 располагают под подошвой карьера 21, намеченного к разработке с пляжа 8 в первом ярусе 16 для выполнения ограждающего элемента 22 второго яруса 23 намеченного к созданию тела консервации 17. При этом наружную боковую поверхность 24 ограждающего элемента 22 в пределах яруса 23 совмещают с наружной поверхностью 19 тела консервации 17, после чего осуществляют намыв золошлаков в емкость яруса 23, а наружную боковую поверхность 24 ограждающего элемента 22 покрывают слоем рекультивации 20.

При таком расположении дренажа 10 обеспечивается обезвоживание золошлаков пляжной зоны в трех последовательно намываемых ярусах: в ярусе 9 и 7 секции 1 и первом ярусе 16 тела консервации 17 - на чертежах перемещение отходов из дополнительных ярусов 7 и 16 показано дугообразными пунктирными стрелками. Это обеспечивает возведение ограждающей дамбы 3 завершающего яруса 7 секции 1 и ограждающих элементов 15 и 22 соответственно ярусов 16 и 23 тела консервации 17. При этом намыв яруса первого 16 и последующего второго 23 тела консервации 17 каждый раз осуществляют с технологической временной призмы 25, которую возводят на гребне ограждающего элемента 15 и 22 из грунтового материала, пригодного для последующего выполнения из него слоя рекультивации 20.

Дальнейшее создание тела консервации 17 осуществляют так же - поярусным намывом с выполнением ограждающих элементов из золошлаков пляжной зоны 2, обезвоживание которых осуществляют так же - дренированием средствами, конкретное выполнение которых предусматривается проектом.

Пример 2 (фиг.1 и 3). В секцию 1 гидроотвала осуществляют складирование крупнозернистых и/или среднезернистых вскрышных пород или отходов обогащения руд, пляжная зона 2 которых характеризуется коэффициентом фильтрации k_ф>5 м/сут и уклоном поверхности пляжа i_пл>0.01, доля единицы.

Складирование таких относительно крупнозернистых отходов осуществляется поярусно аналогично примеру 1. Обезвоживание таких отходов пляжной зоны 2 упрощается. Это позволяет в сравнении с примером 1, во-первых, увеличить высоту ограждающих дамб 3 секции 1 и ограждающих элементов 15 и 22, а также последующих ограждающих элементов тела консервации 17, во-вторых, увеличить расстояние от ограждающих дамб 3 до дренажа 10. В случае выполнения дренажа 10 в основании завершающего яруса 7 дренаж 10 располагают под подошвой карьера 21, намеченного к разработке в первом ярусе 16 тела консервации 17. В случае выполнения дренажа 10 в основании яруса 9, предшествующего завершающему ярусу 7, дренаж 10 располагают под подошвой карьера 26, намеченного к разработке во втором ярусе 23 тела консервации 17.

В первом случае дренаж 10 обеспечивает обезвоживание отходов в трех последовательно намываемых ярусах: в ярусе 7 секции 1 и в двух ярусах 16 и 23 тела консервации 17. Это позволяет осуществить намыв отходов в три первые яруса тела консервации 17. Во втором случае дренаж 10 обеспечивает обезвоживание отходов в пяти последовательно намываемых ярусах: в ярусах 9 и 7 секции 1 и в ярусах 16, 23 и 27 тела консервации 17.

Это позволяет осуществить намыв отходов в завершающий ярус 7 секции 1 и в четыре первые яруса тела консервации 17.

Наружные боковые поверхности ограждающих элементов 15, 22 и 28 совмещают с наружной поверхностью 19 тела консервации 17. Технологические временные призмы 25 возводят из грунтового материала, пригодного для слоя рекультивации 20, который выполняют из этого грунта непрерывно участками по мере создания тела консервации 17 и после освобождения временной призмы 25 от пульповода 29.

На чертежах обозначены и другие элементы, необходимые для осуществления способа:

30 - карьер (в ярусе 9)

31- магистральный пульповод

32 - выпуска

33 - отстойный пруд

34 - водосбросной колодец

35 - коллектор

36 - водоотводящий канал

37 - канава.

Обозначения

1 - секция

2 - пляжная зона

3 - ограждающая дамба (секции, то же: дамба наращивания, вторичная дамба, дамба вторичного обвалования)

4 - проектный уровень (заполнения секции)

5 - прудковая зона

6 - ярус намыва (далее ярус, повторяется более 30 раз)

7 - завершающий ярус (секции)

8 - пляж (яруса)

9 - ярус (предшествующий ярусу 7, т.е. нижерасположенный)

10 - дренаж

11 - дренажная труба

12 - отводящая труба

13 - поперечная дрена

14 - карьер (в завершающем ярусе 7)

15 - ограждающий элемент (первого яруса 16, то же: дамба наращивания, вторичная дамба, дамба вторичного обвалования)

16 - первый ярус (тела консервации 17)

17 - тело консервации

18 - боковая поверхность (ограждающего элемента 15)

19 - наружная поверхность (тела консервации)

20 - слой рекультивации

21 - карьер (в первом ярусе 16)

22 - ограждающий элемент (второго яруса 23)

23 - второй ярус (тела консервации)

24 - боковая поверхность (ограждающего элемента 22)

25 - временная призма (на гребне ограждающего элемента)

26 - карьер (во втором ярусе 23)

27 - третий ярус (тела консервации)

28 - ограждающий элемент (третьего яруса 27)

29 - пульповод

30 - карьер (в ярусе 9)

31- магистральный пульповод

32 - выпуска

33 - отстойный пруд

34 - водосбросной колодец

35 - коллектор

36 - водоотводящий канал

37 - канава.

Изобретение относится к гидротехническому строительству, точнее к складированию зернистых отходов в секцию гидроотвала и в тело консервации. Техническим результатом является снижение затрат и повышение надежности. Способ включает поярусный намыв отходов до проектного уровня с образованием прудковой и пляжной зоны в секцию, емкость каждого яруса которой создают ограждающими дамбами. В верхней части секции на пляже яруса выполняют дренаж, который располагают на расстоянии от ограждающей дамбы яруса и вдоль нее и снабжают средством удаления из него воды. Дренаж в плане располагают под подошвой карьера, намеченного к разработке при выполнении ограждающего элемента яруса, намеченного к созданию над заполненной отходами секцией тела консервации. Затем осуществляют намыв первого яруса тела консервации, с наружной поверхностью которого в пределах яруса совмещают наружную боковую поверхность ограждающего элемента яруса, которую покрывают слоем рекультивации. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ складирования зернистых отходов в секцию гидроотвала и в тело консервации над секцией, характеризующийся тем, что сначала осуществляют поярусный намыв отходов до проектного уровня с образованием прудковой и пляжной зоны в секцию, емкость каждого яруса которой создают ограждающими дамбами, при этом в верхней части секции на пляже яруса выполняют дренаж, который располагают на расстоянии от ограждающей дамбы яруса и вдоль нее и снабжают средством удаления из него воды, причем дренаж в плане располагают под подошвой, по меньшей мере, одного карьера, намеченного к разработке при выполнении ограждающего элемента яруса, намеченного к созданию тела консервации над заполненной отходами секцией, после чего осуществляют намыв первого (нижнего) яруса тела консервации, с наружной поверхностью которого в пределах яруса совмещают наружную боковую поверхность ограждающего элемента яруса, затем эту поверхность покрывают слоем рекультивации.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дренаж выполняют в основании завершающего яруса намыва отходов в секцию и/или ему предшествующего яруса.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что дренаж выполняют трубчато-тюфячного типа.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что дренаж снабжают поперечными дренами.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что после намыва первого яруса тела консервации осуществляют намыв последующих ярусов тела консервации, с наружной поверхностью которого в пределах каждого яруса совмещают наружную боковую поверхность ограждающего элемента этого яруса.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что намыв первого и последующих ярусов тела консервации каждый раз осуществляют с технологической временной призмы, которую возводят на гребне ограждающего элемента яруса из грунтового материала, пригодного для последующего выполнения из него слоя рекультивации.