Способ предотвращения загрязнения подземных вод промышленными отходами из хранилищ, размещенных в твердых породах Советский патент 1990 года по МПК E02B3/16 

Изобретение относится к охране окружающей среды, а именно к охране водных ресурсов от загрязнения.

Цель изобретения - уменьшение загрязнения окружающей среды путем локализации купола растекания промышленных отходов и разделения потока подземных вод фильтрующихся отходов.

На фиг 1 изображена схема расположения взрывных скважин для создания зоны повышенной трещиноватости в породах, вид в плане, на фиг 2 - проекция на дневную поверхность зоны повышенной трещиноватости горных пород, вид в плане; на фиг.З - схема предотвращения загрязнения подземных вод промышленными отходами, вид в плане, на фиг 4 - разрез А-А на фиг 3, фаза дренажа до начала заполнения хранилища промышленными отходами, на фиг 5 - то же, при заполнении хранилища промышленными отходами, на фиг 6 - формирование зоны повышенной трещиноватости пород путем ведения подземных горных работ на фиг 7 формирование слабопроницаемого экрана. на фиг 8 - завершающая фаза дренахл при заполнении хранилища промышленными отходами.

ел VI о о со VI

Способ осуществляют следующим о ч д

зом.

По периметру хранилища 1 (фиг.1) промышленных отходов сооружают взрывные екважмны 2. Затем формируют зону повышенной трещиноватости 3 (фиг.2) путем ка- муфлетного направленного взрывания взрывных скважин 2. Последние располагают таким образом, чтобы после взрыва получить зону повышенной трещиноватости 3 сплошной и замкнутой вокруг хранилища 1 промышленных отходов. Затем сооружают внешний 4 (фиг.З) и внутренний 5 (фиг,4) дренажные контуры. Внутренний дренажный контур 5 сооружают таким образом, чтобы водоприемная часть 6 дренажных устройств 7 располагалась в зоне повышенной трещиноватости 3, сформированной в твердых (скальных или полускальных) породах 8.

Внешний дренажный контур 4 (фиг.4) сооружают за пределами границы 9 зоны 3 (фиг.2). Затем до заполнения хранилища 1 промышленными отходами понижают уровень подземных вод посредством откачки воды из внутреннего 5 и внешнего 4 дренажных контуров до положения 10 (фиг.4), создавая подхранилищем 1 промышленных отходов осушен ную зону в породах 8. В п ро- цессе дренажа на рассматриваемом этапе как внешним 4, так и внутренним 5 дренажными контурами откачивают чистую грунтовую воду, которую можно использовать для технического или хозяйственно-питьевого водоснабжения. После того, как уровень 10 подземных вод станет ниже дна хранилища 1 промышленных отходов, осуществляют регулирование производительности внеш- него4 и внутреннего 5 дренажных контуров. Регулирование производят таким образом, чтобы обеспечить превышение напоров подземных вод на внешнем дренажном контуре 4 по отношению к напорам на внутреннем дренажном контуре 5. Контроль за положением уровня 10 подземных вод осуществляют по сети наблюдательных скважин (не показана). Затем осуществляют дальнейшее регулирование производительности внешнего 4 и внутреннего 5 дренажных контуров таким образом, чтобы при соблюдении условия превышения уровня подземных вод на внешнем дренажном контуре 4 над уровнем подземных вод на внутреннем дренажном контуре 5 производительность внутреннего дренажного контура 5 удовлетворяла условию

Ов ат + 0и-0а + 0х, (1) где QB - производительность внутреннего дренажного контура, м3/сут;

От - потери воды в технологическом -цикле, м3/сут;

QM - расчетные потери воды на испарение, мэ/сут;

Qa - расчетное поступление воды в хранилище промышленных отходов за счет ат- мосферных осадков, м3/сут;

Qx - расчетные потери воды на насыщение хвостов, м3/сут.

Потери воды в технологическом цикле (От) определяют для действующих предпри- ятий по фактическим данным, а для проектируемых - по аналогии.

На рассматриваемой фаз.е реализации срособа как внешним 4, так и внутренним 5 дренажными контурами откачивают чистые подземные воды, которые используют для хозяйственных нужд или сбрасывают в поверхностные водотоки и водоемы (фиг.4, показано стрелками).

После того, как будут выполнены оба условия: превышения уровня подземных вод на внешнем дренажном контуре 4 по отношению к уровню подземных вод на внутреннем дренажном контуре 5 и соответствие производительности внутреннего дренажного контура 5 зависимости (1), приступают к заполнению хранилища 1 промышленными отходами (фиг.5).

В процессе заполнения хранилища 1 промышленными отходами 11 осуществляют контроль за напорами подземных вод на внешнем 4 и внутреннем 5 дренажных контурах, за производительностью (CU) внешнего 4 и (Об) внутреннего 5 дренажных контуров и потерями (накоплением) жидкости в хранилище 1 (± AQi).

Изменение баланса жидкости при заполнении хранилища 1 промышленными отходами 11 определяют замерами уровня жидкости 12 в хранилище 1 по системе реперов (не показана), оборудованных в хранилище 1. Дебаланс жидкости в системе хранилище 1 - внутренний дренажный контур 5 рассчитывают по следующей зависимости:

±Л01 5(пр-пф)/Д t3.(2)

где A Qi - дебаланс жидкости в системе хранилище - внутренний дренажный контур, м3/сут;

S - средняя площадь, занимаемая жидкостью в хранилище между двумя замерами, м ;

hp - уровень жидкости в хранилище по

графику его заполнения, м;

рф - фактический (замеренный) уровень жидкости в .хранилище, м:

Ata - время между двумя замерами, сут.

При hp получают значение -A Qi, что означает, что для ликвидации дебаланса производительность внутреннего дренажного контура 5 должна быть уменьшена, а при Иф hp получают значение + Л СИ, что означает, что для ликвидации дебаланса производительность внутреннего дренажного контура 5 должна быть увеличена.

Производительность внутреннего дренажного контура 5 увеличивают или уменьшают таким образом, чтобы выполнялось условие

AQ2 A Qi,

где Qa - уменьшение (увеличение) дебита внутреннего дренажного контура, м /сут.

Регулирование производительности внутреннего дренажного контура 5 осуществляют задвижками, установленными на отводящем трубопроводе, увеличивая или уменьшая количество откачиваемой им воды на величину ACh. При этом в процессе регулирования дебита ведут замеры уровней воды 13 на внешнем 4 и внутреннем 5 дренажных контурах, контролируя постоянно соблюдение условия превышения напоров воды на внешнем дренажном контуре 4 по отношению к.напорам на внутреннем дренажном контуре 5. Соблюдение этого условия обеспечивает гидродинамические предпосылки, состоящие в создании потока подземных вод в сторону хранилища 1 промышленных отходов, что исключает поступление фильтрующейся жидкости из хранилища 1 промышленных отходов во внешний дренажный контур 4. При строительстве хранилища 1 промышленных отходов в твердых (скальных или полускальных) породах 8, которые характеризуются фильтрационной анизотропией и существенной локальной фильтрационной неоднородностью, зона 3 повышенной трещиноватости перехватывает жидкость, инфильтрующуюся из хранилища 1 промышленных отходов по локальным трещинам, и отводит ее во внутренний дренажный контур 5.

Таким образом, создание уклона подземных вод в сторону хранилища 1 промышленных отходов и локализация купола растекания жидкости из хранилища 1 промышленных отходов обеспечивают разделение потока подземных вод и фильтрующихся отходов. Поток подземных вод формирует водопритоки во внешний дренажный контур 4, а фильтрующиеся отходы и подземные воды в регулируемом объеме поступают во внутренний дренажный контур 5. Жидкость, дренируемую внутренним дренажным контуром 5, возвращают в хранилище 1 промышленных отходов, а чистую подземную воду из внешнего дренажного контура 4 используют для технического или хозяйственно-питьевого водоснабжения.

Для уменьшения затрат на строительство хранилища 1 промышленных отходов используют отработанный карьер С целью уменьшения площадей, изымаемых из сельскохозяйственного землепользования, на

месторождениях полезных ископаемых, разрабатываемых первоначально открытым, а затем подземными способами предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

Под отработанным карьером 14

(фиг.6), намеченным для складирования промышленных отходов, формируют зону 3 повышенной трещиноватости пород с границей 9 путем подземной разработки рудной залежи 15 После завершения подземных горных работ и прекращения процессов сдвижения горных пород на участке ABC дна и бортов карьера 14, подработанного зонами 16 беспорядочного

обрушения и блокового сдвига пород с границей 17, формируют слабопроницаемый экран 18 (фиг 7) Затем сооружают внешний 4 дренажный контур (фиг 8). В качестве внутреннего дренажного контура 5 используют существующие подземные горные выработки и разбуренные из них скважины 19. Подземные горные выработки, используемые в качестве внутреннего 5 дренажного контура, от остальных горных выработок ограждают водонепроницаемыми перемычками, в которых закладывают отводящие трубопроводы, оборудованные задвижками для регулирования дебита внутреннего дренажного контура 5

Формула изобретения

1. Способ предотвращения загрязнения подземных вод промышленными отходами

из хранилищ, размещенных в твердых породах, включающий сооружение до заполнения хранилища промышленными отходами дренажных устройств, откачку подземных вод, отвод дренируемой жидкости по водоводу, отличающийся тем, что, с целью уменьшения загрязнения окружающей среды путем локализации купола растекания промышленных отходов и разделения потока подземных вод и фильтрующихся отходов, дренаж выполняют двухконтурным, причем до сооружения дренажных устройств формируют зону повышенной трещиноватости пород по замкнутому вокруг хранилища контуру, а водоприемную часть дренажных устройств внутреннего дренажного контура располагают в образованной зоне повышенной трещиноватости пород, при этом внешний дренажный контур располагают за пределами зоны повышенной трещиноватости пород до заполнения хранилища промышленными отходами, посредством откачки воды из внутреннего и внешнего дренажных контуров понижают уровень подземных вод до образования под хранилищем осушенной зоны пород, далее путем регулирования производительности дренажных контуров создают превышение напора на внешнем дренажном контуре по отношению к внутреннему, при этом в процессе заполнения хранилища промышленными отходами замеряют уровень жидкости в хранилище и поддерживают его путем изменения производительности дренажных контуров при одновременном выполнении условия превышения напоров воды на внешнем дренажном контуре по отношению к внутреннему, а жидкость, откачиваемую внутренним дренажным контуром,

ОО

О -ГТч- О

о

OJЈ- -

возвращают в хранилище промышленных отходов.

2. Способ по п.1,отличающийся

тем, что, с целью повышения эффективности работ путем уменьшения площадей, изымаемых из сельскохозяйственного землепользования, на месторождениях полезных ископаемых, разрабатываемых первона0 чально открытым путем, а затем подземным способом, зону повышенной трещиноватости пород формируют путем ведения подземных добычных работ под карьером, затем после завершения подземных горных

5 работ и прекращения процессов сдвижения горных пород на участке дна и бортов карьера, подработанном зонами беспорядочного обрушения и блокового сдвига пород, формируют слабопроницаемый экран, а в

0 качестве внутреннего дренажного контура используют существующие подземные горные выработки и разбуренные из них скважины.

О - з

-ъ

Изобретение относится к области гидротехнического строительства. Цель изобретения - уменьшение загрязнения окружающей среды путем локализации купола растекания промышленных отходов и разделения потока подземных вод и фильтрующихся отходов. За пределами хранилища промышленных отходов, размещенного в твердых породах, дренаж выполняют двухконтурным. До сооружения дренажа формируют зону повышенной трещиноватости пород по замкнутому вокруг хранилища контуру. Водоприемную часть дренажных устройств внутреннего дренажного контура располагают в зоне повышенной трещиноватости, а внешний дренажный контур - за пределами указанной зоны. Уровень воды под хранилищем понижают посредством дренажа. Путем регулирования производительности дренажных контуров создают перепад напоров в разных дренажных контурах. Жидкость, откачиваемую внутренним дренажным контуром, возвращают в хранилище промышленных отходов. 1 з.п.ф-лы, 8 ил.

puz 3

% l

ч:

ч:

o.

и

«o

(

Фиг.6

fffsfi

i

,

V V V

V V