СПОСОБ ПОЯРУСНОГО СКЛАДИРОВАНИЯ ЗЕРНИСТЫХ ОТХОДОВ В ГИДРООТВАЛ, ДРЕНИРОВАННЫЙ У ОСНОВАНИЯ ПЛЯЖНОЙ ЗОНЫ Российский патент 2011 года по МПК E02B7/06 

Изобретение относится к гидротехнике и может быть применено при поярусном складировании зернистых отходов в гидроотвалы, например, шламонакопители, хвостохранилища и золоотвалы, которые дренированы у основания пляжной зоны и расположены преимущественно в районах с высокой сейсмической активностью.

Известен способ поярусного складирования зернистых отходов в гидроотвал, включающий создание емкости первого яруса путем возведения первичной дамбы, намыв отходов в емкость первого яруса с образованием перед первичной дамбой пляжной зоны, а на расстоянии - отстойного пруда, последовательное создание емкостей вышерасположенных ярусов путем возведения каждый раз на пляже намыва предыдущего яруса дамбы наращивания (то же: вторичная дамба) и намыв каждый раз отходов в емкость яруса с образованием перед дамбой наращивания пляжной зоны и сохранением отстойного пруда, при этом в гидроотвале выполняют самотечную дренажную систему перехвата фильтрационного потока в виде двух дрен, размещенных непосредственно у дамб с их верховой стороны, одна из которых - вдоль первичной дамбы, а другая - вдоль дамбы наращивания (Гидротехнические сооружения. Справочник проектировщика / Под ред. В.П.Недриги. М.: Стройиздат, 1983. С.510, рис.21.1).

Поскольку в таком гидроотвале дрены размещены непосредственно у дамб, то они работают неэффективно. При складировании отходов, даже при значительном удалении отстойного пруда от дамб, на участке намыва вода, фильтрующая из блуждающих на пляже намыва потоков пульпы мимо дрен, насыщает возле дамб отходы до основания гидроотвала, а порою и высачивается на низовом откосе дамбы. При сейсмическом сотрясении водонасыщенные отходы разжижаются. Это может привести к прорыву дамб и аварийному изливу разжиженных отходов с катастрофическими последствиями (Мелентьев В.Д., Павчич М.П. Катастрофические аварии хвостохранилищ // Гидротехническое строительство. 1986. №11). В случае мелкодисперсных отходов угроза такого прорыва может существовать в течение ряда лет и после вывода гидроотвала из эксплуатации.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является способ поярусного складирования зернистых отходов в гидроотвал, дренированный у основания пляжной зоны, включающий создание емкости первого яруса путем возведения первичной дамбы, намыв отходов в емкость первого яруса с образованием перед первичной дамбой пляжной зоны, а на расстоянии - отстойного пруда, последовательное создание емкостей вышерасположенных ярусов путем возведения каждый раз на пляже намыва предыдущего яруса дамбы наращивания и намыв каждый раз отходов в емкость яруса с образованием перед дамбой наращивания пляжной зоны и сохранением отстойного пруда. По меньшей мере, перед одной дамбой наращивания из грунтового материала создают понур, который обеспечивает образование между собой и основанием пляжной зоны в отходах аэрированной зоны, заданных из условия безопасности размеров (Патент РФ №2261952. Гидроотвал отходов промышленных предприятий / Ягин В.П., Аржеуцкий А.В., Вайкум В.А., МПК E02B 7/06. Опубл. 10.10.2005).)

Недостатки этого способа заключаются в следующем.

1. Понур создают из привозного грунтового материала, уменьшающего к тому же полезный объем емкости гидроотвала, что увеличивает расходование средств на осуществление способа.

2. При создании понура используют землеройную технику, которая длительное время работает на пляже намыва, не успевшем в стадии отстоя приобрести достаточную несущую способность. Все это усложняет работы при осуществлении способа и, соответственно, увеличивает расходование средств.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое решение, является повышение эффективности способа за счет экономии средств и упрощения работ при создании понура перед дамбой наращивания.

Эта задача решается за счет того, что в способе поярусного складирования зернистых отходов в гидроотвал, дренированный у основания пляжной зоны, включающий создание емкости первого яруса путем возведения первичной дамбы, намыв отходов в емкость первого яруса с образованием перед первичной дамбой пляжной зоны, а на расстоянии - отстойного пруда, последовательное создание емкостей вышерасположенных ярусов путем возведения каждый раз на пляже намыва предыдущего яруса дамбы наращивания и намыв каждый раз отходов в емкость яруса с образованием перед дамбой наращивания пляжной зоны и сохранением отстойного пруда, при этом, по меньшей мере, перед одной дамбой наращивания создают понур, который обеспечивает образование между собой и основанием пляжной зоны в отходах аэрированной зоны, заданных из условия безопасности размеров, согласно изобретению понур создают из намываемых отходов посредством выполненного из геотекстильного материала водопроницаемого полотна. Это полотно укладывают последовательными участками на пляж намыва в намеченном месте создания понура после прекращения намыва отходов на участке, возведения очередной дамбы наращивания и непосредственно перед возобновлением на участке намыва. Расчетный диаметр водопроводящих (фильтрующих) отверстий водопроницаемого полотна Д_о ^рп обеспечивает сначала создание непосредственно перед водопроницаемым полотном из отходов переходного слоя, в котором частицы отходов расположены по принципу обратного фильтра, а затем - создание перед этим переходным слоем противофильтрационного слоя, в пределах которого поровое пространство в отходах кольматировано мелкими частицами.

Сущность технического решения заключается в том, что понур перед дамбой наращивания создают при намыве отходов посредством водопроницаемого полотна без применения привозного грунтового материала, уменьшения полезного объема гидроотвала и использования землеройной техники на слабопрочном пляже намыва.

Изобретение поясняется чертежом, на котором схематично изображен пятиярусный гидроотвал на завершающем этапе складирования зернистых отходов, поперечный разрез.

На чертеже имеются следующие обозначения:

1 - зернистые отходы (далее: отходы);

2 - основание;

3 - первичная дамба;

4 - экран;

5 - дренажный слой;

6 - дренажная труба;

7 - пляжная зона;

8 - отстойный пруд;

9 - пляж намыва;

10 - дамба наращивания второго яруса;

11 - дамба наращивания третьего яруса;

12 - дамба наращивания четвертого яруса;

13 - дамба наращивания пятого яруса;

14 - понур;

15 - аэрированная зона;

16 - граница аэрированной зоны;

17 - водопроницаемое полотно;

18 - переходный слой;

19 - противофильтрационный слой;

20 - прудковая зона.

Гидроотвал создают и в нем поярусно складируют зернистые отходы (далее: отходы) 1 в следующей последовательности.

На основании 2 и верховом откосе первичной дамбы 3 размещают экран 4. На экране 4 в пределах верхового откоса первичной дамбы 3 и на прилегающей к ней части экрана 4 выполнен дренажный слой 5, который содержит две дренажные трубы 6 и вместе с ними и отводящими трубами (на чертеже трубы не показаны) образует над основанием 2 в пределах пляжной зоны 7 самотечную дренажную систему. В созданную таким образом емкость первого яруса участками производят намыв отходов 1 с образованием перед первичной дамбой 3 пляжной зоны 7, а на расстоянии - отстойного пруда 8. После заполнения отходами 1 емкости первого яруса последовательно создают емкости вышерасположенных, со второго по пятый, ярусов. С этой целью каждый раз на пляже намыва 9 предыдущего яруса возводят дамбу наращивания, соответственно 10, 11, 12 и 13, и каждый раз осуществляют намыв отходов 1 в емкость яруса с образованием перед соответствующей дамбой наращивания пляжной зоны 7 и сохранением отстойного пруда 8.

Перед дамбой наращивания 12 на пляже намыва 9 третьего яруса создают понур 14, длина l_п которого обеспечивает образование между понуром и основанием 2 пляжной зоны 7 в отходах 1 аэрированной зоны 15, заданных из условия безопасности размеров и с границей 16 (на чертеже границы показана пунктиром).

Понур 14 создают из намываемых отходов 1 посредством выполненного из геотекстильного материала водопроницаемого полотна 17, которое укладывают последовательными участками на пляж намыва 9 третьего яруса в намеченном месте создания понура 14. Это полотно 14 укладывают после прекращения намыва отходов на участке, возведения дамбы наращивания 12 четвертого яруса, причем непосредственно перед возобновлением на участке намыва. При этом, расчетный диаметр водопроводящих (фильтрующих) отверстий водопроницаемого полотна Д_о ^рп обеспечивает сначала создание непосредственно перед водопроницаемым полотном 17 из отходов переходного слоя 18 (на чертеже слой показан пунктиром), в котором после вымывания мелких частиц более крупные частицы расположены по принципу обратного фильтра, а затем - создание перед этим переходным слоем 18 противофильтрационного слоя 19, в пределах которого поровое пространство в отходах кольматировано мелкими частицами (Патент РФ №2346107. Грунтовая плотина / Ягин В.П., Вайкум В.А. МПК E02B 7/06. Опубл. 10.02.2009).

Укладка (раскатка) геотекстиля на пляже намыва 9, достаточно обезвоженном во время длительного отстоя, может быть осуществлена в сжатые сроки, причем непосредственно перед возобновлением на участке намыва отходов 1. Это обстоятельство упрощает работы по защите геотекстиля от воздействия климата (ветер, снег, наледь), а также вандализма. При этом геотекстиль может быть скреплен пластмассовыми скобами и дискретно пригружен мешками, заполненными отходами 1, а намыв отходов 1 может быть произведен на геотекстиль без выполнения сплошной засыпки.

Для создания понура 14 целесообразно использовать водопроницаемое полотно 17. представляющее собою рулонный нетканый термоскрепленый геотекстиль толщиной обычно не более 2 мм. Выбор из большого количества представленного на рынке геотекстиля, а именно: вида, способа изготовления, состава, плотности (г/м.кв.) и физико-механических показателей, осуществляется при проектировании гидроотвала. Этот выбор в существенной мере зависит от зернового состава складируемых отходов и создаваемой ими среды.

Расчетный диаметр D_о ^рп водопроводящего отверстия геотекстиля следует назначать исходя из результатов исследования, а предварительно - исходя из представленных изготовителем данных об эффективном размере пор геотекстиля. Исследование может заключаться в том, что в лабораторной установке водопроводящий тракт перегораживают исследуемым геотекстилем, с напорной стороны которого помещают слой складируемых отходов и в нем создают фильтрационный поток с заданными параметрами. После чего профильтровавшуюся через геотекстиль воду собирают, из нее извлекают твердый осадок и исследуют его зерновой состав.

Работа гидроотвала осуществляется следующим образом.

При намыве отходов 1 в первые три яруса устойчивость борта гидроотвала обеспечивается его запасом устойчивости, создаваемым, прежде всего первичной дамбой 3 и дамбами наращивания 10 и 11, которые рассчитываются на воздействие, по меньшей мере, водонасыщенных, а при необходимости и разжиженных отходов.

При намыве отходов 1 в последующие четвертый и пятый ярусы устойчивость всего борта гидроотвала обеспечивается, прежде всего, тем, что отходы 1 аэрированной зоны 15, находящиеся между дамбами 3, 10 и 11, с одной стороны, и границей 16, с другой стороны, понуром 14 защищены от водонасыщения, следовательно, и разжижения. Этому способствует непрерывный вывод воды дренажными трубами 6 из дренажного слоя 5. В этих отходах 1 вода, просочившаяся через понур 14, движется в виде отдельных капель, поэтому такие отходы 1 не разжижаются даже при сильном сейсмическом воздействии. Локальные протечки в понуре 14 обычно не приводят к водонасыщению всех ниже расположенных отходов 1, поэтому они в существенной мере не влияют на устойчивость борта гидроотвала. Устойчивость же борта гидроотвала выше третьего яруса, перед которым при намыве насыщение водою отходов 1 возможно, обеспечивается дамбами наращивания 12 и 13, которые рассчитываются на воздействие водонасыщенных, а при необходимости и разжиженных отходов 1.

Экран 4 выполняют из грунтового материала или, чаще всего, из полимерных рулонных материалов. В случае высокой водопроницаемости основания 2 и отсутствия экрана 4, если это не противоречит экологическим требованиям, самотечная дренажная система в основании пляжа намыва 9 может не выполняться.

Изобретение относится к гидротехнике и предназначено для поярусного складирования зернистых отходов в гидроотвалы, дренированные в основании пляжной зоны. Техническим результатом является экономия средств и упрощение работ. Способ включает создание емкости первого яруса путем возведения первичной дамбы, намыв отходов в емкость первого яруса с образованием перед первичной дамбой пляжной зоны, а на расстоянии - отстойного пруда, последовательное создание емкостей вышерасположенных ярусов путем возведения каждый раз на пляже намыва предыдущего яруса дамбы наращивания и намыв каждый раз отходов в емкость яруса с образованием перед дамбой наращивания пляжной зоны и сохранением отстойного пруда. По меньшей мере, перед одной дамбой наращивания создают понур, который обеспечивает образование между собой и основанием пляжной зоны в отходах аэрированной зоны, заданных из условия безопасности размеров. Понур создают из намываемых отходов посредством выполненного из геотекстильного материала водопроницаемого полотна. Полотно укладывают последовательными участками на пляж намыва в намеченном месте создания понура после прекращения намыва отходов на участке, возведения очередной дамбы наращивания и непосредственно перед возобновлением на участке намыва. Расчетный диаметр водопроводящих (фильтрующих) отверстий водопроницаемого полотна Д_о ^рп обеспечивает сначала создание непосредственно перед водопроницаемым полотном из отходов переходного слоя, в котором частицы отходов расположены по принципу обратного фильтра, а затем - создание перед этим переходным слоем противофильтрационного слоя, в пределах которого поровое пространство в отходах кольматировано мелкими частицами. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ поярусного складирования зернистых отходов в гидроотвал, дренированный у основания пляжной зоны, включающий создание емкости первого яруса путем возведения первичной дамбы, намыв отходов в емкость первого яруса с образованием перед первичной дамбой пляжной зоны, а на расстоянии - отстойного пруда, последовательное создание емкостей вышерасположенных ярусов путем возведения каждый раз на пляже намыва предыдущего яруса дамбы наращивания и намыв каждый раз отходов в емкость яруса с образованием перед дамбой наращивания пляжной зоны и сохранением отстойного пруда, при этом, по меньшей мере, перед одной дамбой наращивания создают понур, который обеспечивает образование между собой и основанием пляжной зоны в отходах аэрированной зоны, заданных из условия безопасности размеров, отличающийся тем, что понур создают из намываемых отходов посредством выполненного из геотекстильного материала водопроницаемого полотна, которое укладывают последовательными участками на пляж намыва в намеченном месте создания понура после прекращения намыва отходов на участке возведения очередной дамбы наращивания и перед возобновлением на участке намыва, при этом расчетный диаметр водопроводящих (фильтрующих) отверстий водопроницаемого полотна Д_о ^рп обеспечивает сначала создание непосредственно перед водопроницаемым полотном из отходов переходного слоя, в котором частицы отходов расположены по принципу обратного фильтра, а затем - создание перед этим переходным слоем противофильтрационного слоя, в пределах которого поровое пространство в отходах кольматировано мелкими частицами.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что полотно укладывают непосредственно перед возобновлением на участке намыва.