Способ возведения ограждающих сооружений Советский патент 1992 года по МПК E02B7/06 

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано для возведения плотин и дамб из отходов углеобогащения, ограждающих накопители сточных вод и другие промводоемы.

Цель изобретения - повышение устойчивости сооружения при одновременной защите вод от загрязнений, выщелачиваемых из отходов углеобогащения.

Способ осуществляют следующим образом.

Возводят ограждающее сооружение из отходов углеобогащения с плотностью частиц породы, равной у 3,0-3,4 т/м3 и плотностью сухой породы в предельно плотном состоянии, равном уск 1,9 т/м3, которые укладывают послойно с толщиной слой 0,250,30 м с уплотнением каждого слоя до значения относительной плотности, превышающей 0,9. Слои основных шлаков металлургического производства с плотностью частиц у 3, 3,6 т/м и плотностью сухой породы в уплотненном состоянии УСК 1,85 - 2,3 т/м3 укладывают толщиной 0,75 -1м. Общее количество основных шлаков металлургического производства укладываемых в верховой клин сооружения определяют по приведенной формуле:

м1.545-M2-CS

M1 (0,,05)-Ссао

где Mi - масса основных шлаков металлургического производства;

Ма - масса отходов углеобогащения;

Ч

00

OJ

о

00

Cs - концентрация серы в отходах углеобогащения, в долях единицы;

СсаО концентрация окиси кальция в основных шлаках металлургического производства в долях единицы; (0,0310,05) - коэф- фицие нт, характеризующий количество подвижной окиси кальция, зависящий от модуля основности шлаков. Для шлаков с модулем, равным 1-2, К составляет 0,03.

Для шлаков с модулем, равным 2-3, К составляет 0,04. Для шлаков с модулем, равным 3-5, К составляет 0,05.

Перед отсыпкой первого слоя материалов в основание сооружения укладывают экран из суглинка.

Для уменьшения расхода материалов и придания сооружению обжатого профиля откосы выполняют из шлакой метал лургиче- ского производства.

П р и м е р Для реализации заявляв- мого способа и сравнения его с прототипом были взяты 4 модели колонн.

Использовали материалы: отходы коксохимического завода с содержанием общей серы - 2,3%, плотностью частиц отходов у- 3,2 т/м , плотностью сухой породы в предельно плотном состоянии, равной уск 1.9 т/м3. В качестве основных шлаков металлургического производства были взяты шлаки с содержанием СаО - 37,6 % и основностью М0- 1.12. Плотность частиц шлака составляла у 3,5 T/MJ, a плотность сухой породы в уплотненном состоянии уск - 1,87 т/м .

Перед отсыпкой первого слоя материа- лов в основание всех 4 колонн был уложен дренаж.

В колонну № 4 укладывали отходы углеобогащения согласно прототипа, в остальные три колонны укладывали послойно отходы углеобогащения с уплотнением каждого слоя до значений относительной плотности, превышающей 0,9. Слой из отходов углеобогащения чередовали со слоями из основных шлаков металлургического произ- водства. Общее количество шлаков, засыпаемых в колонну 1, определяли по формуле

.. 1,545 М2 Cs М1 0,03 -Ссао

где Мг - масса отходов углеобогащения; С3 - концентрация серы, 0,023; СсаО - концентрация СаО, 0,

мг

1.545 10 0,023 0,03 0,376

31,5кг,

5

10

15

0

5 0

5

0 5

0

5

Количество основных шлаков, рассыпаемых в колонну 2, составило 20,0 кг, в колонну 3 - 40,0 кг.

Затем фильтровали воду через заполненные колонны со скоростью фильтрации, близкой к скорости фильтрации воды в существующих дамбах из отходов углеобогащения. При выходе из колонны определяли содержание в воде ионов S042, общую щелочность и рН по общепринятой методике.

Результаты эксперимента представлены в таблице.

Как видно из таблицы в первой модели колонны достигается наилучший результат по содержанию ионов S04 общей щелочности и рН в воде.

Эти результаты объясняются тем, что только при содержании в смеси основных шлаков, определяемых по вышеназванной формуле, происходит полная нейтрализация ионов S04 ионами Са и рН среды близка к нейтральной.

Содержание ионов S042+ в воде, пропущенной через 1-ую колонну, составило 500 мг/л, что соответствует предельно-допустимой концентрации для воды хозяйственно- питьевого назначения. Содержание ионов S042 в воде, пропущенной через 2-ую колонну значительно превышает предельно допустимое значение вследствие недостатка шлака. В колонне № 3 количество ионов S042 находится на допустимом уровне, однако вследствие избытка шлака возрастает значение рН среды и щелочность.

Как видно из приведенных данных, содержание ионов S042 в фильтрационном потоке колонны 1 значительно уступает содержанию ионов S042, содержащихся в фильтрационном потоке сооружений, возводимых по способу - прототипу (в колонне

4).

Таким образом, заявляемый способ в отличие от прототипа обеспечивает защиту грунтовых вод от загрязнений, выщелачиваемых из отходов углеобогащения.

Кроме того, известно, что угол сдвига, характеризующий устойчивость сооружения, для отходов углеобогащения составляет 25-35°, а для основных шлаков металлургического производства - 40-45°. Следовательно использование шлаков металлургического производства в верховом и низовом клиньях сооружения позволяет, по сравнению с прототипом, повысить устойчивость сооружения, использовать обжатый профиль и сократить расход материалов.

Формула изобретения

Способ возведения ограждающих сооружений, преимущественно из грунтов, содержащих отходы углеобогащения,

включающий послойную укладку этих грунтов, их уплотнение и экранирование, отличающийся тем. что, с- целью повышения устойчивости сооружения при одновременной защите грунтовых вод от загрязнений, выщелачиваемых из отходов углеобогащения, в верховой и низовой клинья сооружения укладывают слои основных шлаков металлургического производства, при этом количество Mi шлаков, укладываемых в верховой клин сооружения, определяют по формуле

Mi

1 545 М2 С (О.ГО - 0.05)СсаО

где М2 - масса отходов углеобогащения;

Cs - концентрация серы в отходах углеобогащения, доли единицы;

СсаО - концентрация окиси кальция в основных шлаках металлургического производства, доли единицы.

Использование: в гидротехническом строительстве, в частности для возведения плотин и дамб, ограждающих накопители сточных вод и другие промводоемы. Существо изобретения: возводят ограждающее сооружение из отходов углеобогащения с плотностью частиц породы у 3,0-3,2 г/см3 и основных шлаков металлургического производства с плотностью частиц уЗ,3-3,6 г/см . Сооружение возводят послойно, выполняя верховой и низовой клинья из основ- ных шлаков металлургического производства, а ядро - из отходов углеобогащения Суммарное количество укладываемых в верховой клин шлаков металлургического производства определяют по формуле, приведенной в тексте опи- сэния. 1 табл. сл с