способ гидравлического складирования зернистых отходов в отработанном карьере

Формула изобретения

1. СПОСОБ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО СКЛАДИРОВАНИЯ ЗЕРНИСТЫХ ОТХОДОВ В ОТРАБОТАННОМ КАРЬЕРЕ, включающий создание в карьере емкости со слабопроницаемыми дном и бортами, сброс пульпы в емкость с образованием надводного пляжа из отложений и отстойного пруда, забор воды из отстойного пруда посредством водозаборного сооружения и подачу воды в отводящий водовод, отличающийся тем, что при выполнении карьера вытянутым в плане сброс пульпы осуществляют в концевые по длине емкости участки с образованием надводного пляжа из отложений на одном концевом участке емкости и в средней ее по длине части и отстойного пруда на другом концевом участке, при этом в процессе складирования отходов периодически по высоте емкости на поверхность надводного пляжа вдоль бортов карьера в пределах емкости укладывают дренаж в виде дренажной ленты и дренажной трубы, а с поверхности дренажной ленты осуществляют покрытие бортов карьера слоем противофильтрационного материала.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что водозаборное сооружение выполняют в виде двух водозаборов, которые располагают по длине емкости на разных ее половинах и поочередно задействуют.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что каждый водозабор выполняют в виде водосбросного колодца, а дренажные трубы сообщают с его полостью.

4. Способ по п.2, отличающийся тем, что каждый водозабор выполняют в виде плавучего водоприемника, который сообщают с отводящим водоводом посредством водоводных секций, которые устанавливают на промежуточные понтонные опоры, при этом секции соединяют между собой шарнирами, причем ближайший к отводящему водоводу шарнир располагают у продольного борта карьера выше уровня его заполнения.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что в емкости устраивают по меньшей мере один коллекторный колодец, полость которого сообщают с дренажными трубами, при этом каждую дренажную трубу задействуют после образования над нею слоя отложений, предотвращающего непосредственное сообщение дренажной трубы с отстойным прудом, а в коллекторном колодце поддерживают уровень воды ниже выходного отверстия из нижней дренажной трубы.

6. Способ по п.4, отличающийся тем, что плавучие водоприемники выполняют с переставными подводными оградительными козырьками из отходоудерживающего материала, при этом козырьки устанавливают каждый раз со стороны намываемого надводного пляжа.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано при гидравлическом складировании зернистых отходов в углублении с крутонаклонными водопроницаемыми бортами типа отработанного скального карьера.

Известен способ гидравлического складирования зернистых отходов в отработанном карьере, включающий создание в карьере емкости со слабопроницаемыми дном и бортами, сброс пульпы в емкость с образованием надводного пляжа из отложений и отстойного пруда и забор воды из отстойного пруда посредством водозаборного сооружения и подачу воды в отводящий водовод.

Недостатком известного способа является то, что придание заданной водонепроницаемости крутонаклонным скальным откосам с неровными поверхностями в узком карьере при слабой несущей способности намытых отложений сложно, дорого и ненадежно. Не исключается проникновение инфильтрующих их хранилища загрязненных вод в окружающую среду в значительном количестве, особенно в случае низкого положения естественного уровня грунтовых вод в окрестностях хранилища.

Указанный недостаток в существенной степени устраняется тем, что в способе гидравлического складирования зернистых отходов в отработанном карьере, включающем создание в карьере емкости со слабопроницаемыми дном и бортами, сброс пульпы в емкость с образованием надводного пляжа из отложений и отстойного пруда, забор воды из отстойного пруда посредством водозаборного сооружения и подачу воды в отводящий водовод, в случае скального карьера, вытянутого в плане, сброс пульпы осуществляют поочередно в концевые по длине емкости участки с образованием надводного пляжа из отложений на одном концевом участке емкости и в средней по длине ее части, а отстойного пруда - на другом концевом участке. В процессе складирования отходов периодически по высоте емкости на поверхность надводного пляжа вдоль бортов карьера в пределах емкости укладывают дренаж в виде дренажной ленты и дренажной трубы. С поверхности дренажной ленты осуществляют покрытие бортов карьера слоем противофильтрационного материала. Водозаборное сооружение выполняют в виде двух водозаборов, которые располагают по длине емкости на разных ее половинах и поочередно задействуют. Водозабор выполняют в виде водозаборного колодца, а дренажные трубы сообщают с его полостью. Водозабор выполняют в виде плавучего водоприемника, который сообщает с отводящим водоводом посредством дополнительных водоводных секций. Секции укладывают на промежуточные понтонные опоры и соединяют между собой шарнирами. Ближайший к отводящему водоводу шарнир располагают у продольного борта карьера выше уровня его заполнения. В емкости устраивают по меньшей мере один коллекторный колодец, полости которого сообщают с дренажными трубами. Каждую дренажную трубу задействуют после образования над нею слоя отложений, предотвращающего непосредственное сообщение дренажной трубы с отстойным прудом. В коллекторном колодце поддерживают уровень воды ниже нижнего дренажа. Плавучий водоприемник снабжают переставными подводными оградительными козырьками из отходоудерживающего материала. Козырьки устанавливают каждый раз со стороны намываемого надводного пляжа.

Сущность изобретения заключается в том, что до начала заполнения отработанного скального карьера вытянутой и сколь угодно узкой в плане формы в его нижней части создают начальную емкость со слабопроницаемыми (экранированными) дном и бортами. После этого на дне емкости у ее бортов устраивают по два по длине емкости перехватывающих дренажа первого яруса в виде дренажных лент и дренажных труб, сообщенных с коллекторным колодцем, выполненным самостоятельным или функционально объединенным с водосбросным колодцем (при наличии такового). Затем осуществляют сброс пульпы, например зольной, в один (первый) торцовый участок емкости, на котором, включая среднюю по длине часть емкости, образуют надводный пляж из отложений, а на другом - отстойный пруд. После намыва надводного пляжа до верха первого (начального) яруса противофильтрационного покрытия бортов на первой по длине половине емкости сброс пульпы переключают на противоположный (второй) торцовый участок емкости. На поверхность надводного пляжа первой половины емкости пионерным способом укладывают дренаж второго яруса. С его качественной поверхности ведут работу по устройству второго яруса противофильтрационного покрытия бортов. Затем после намыва надводного пляжа на второй половине емкости до установленной отметки, превышающей верх первого яруса отложений на первой половине емкости и завершения, таким образом, намыва первых ярусов отложений на обоих половинах емкости, сброс пульпы переключают снова на первую половину емкости, а на поверхность надводного пляжа первого яруса отложений во второй половине емкости укладывают дренаж второго яруса. С его качественной поверхности устраивают второй ярус противофильтрационного покрытия бортов, завершая, таким образом, устройство вторых ярусов дренажей и покрытий бортов на обоих половинах емкости и смещенных по высоте относительно друг друга на разных половинах емкости. Аналогичным образом осуществляют намыв вторых ярусов отходов и устройство третьих ярусов дренажей и покрытий бортов на обоих половинах емкости и т.д. Своевременное задействование дренажа ускоряет обезвоживание находящихся над ним отложений, что каждый раз ускоряет приобретение этими отложениями прочности, необходимой для ведения работ по устройству последующего яруса дренажа и противофильтрационного покрытия бортов. Забор воды из блуждающего по длине емкости пруда осуществляют посредством функционального объединения коллекторного и водосбросного колодца или посредством плавучих водоприемников (плавучих насосных станций), гидравлически сообщенных с отводящим водоводом дополнительными водоводными секциями, которые между собой соединяют шарнирами (из автомобильных покрышек). Ближайший к отводящему водоводу шарнир располагают у продольного борта карьера выше уровня его заполнения. Дополнительно плавучий водоприемник (насосную станцию) снабжают переставными подводными оградительными козырьками их отходоудерживающего материала, которые устанавливают каждый раз со стороны намываемого надводного пляжа. Козырьки воспринимают на себя давление отходов со стороны замываемого торца емкости и под действием этого давления все плавучее водозаборное устройство (насосная станция) вместе с дополнительными водоводными секциями следует за перемещающимся отстойным прудом.

Предлагаемый способ позволяет эффективно защитить окружающую среду от инфильтрации в нее загрязнений из карьерного хранилища в случае сколь угодно узкого карьера, когда не представляется возможным никаким известным способом образовать одновременно по всему периметру емкости защитный надводный пляж из отложений гидравлически складируемых отходов. Перехватывающая дренажная система предохраняет противофильтрационное покрытие бортов от воздействия на него воды под высоким напором. Работы по устройству противофильтрационного покрытия бортов ведут с качественной поверхности, образованной дренажной лентой из геотекстиля.

На фиг. 1 изображена емкость для складирования отходов в момент окончания работ по устройству дренажа второго яруса на первой половине длины емкости, план; на фиг. 2 - то же, в момент переключения сброса воды из отстойного пруда с одного водосбросного колодца на другой; на фиг. 3 - то же, в момент окончания работ по устройству дренажа второго яруса на второй половине длины емкости; на фиг. 4 - разрез А-А на фиг. 3; на фиг. 5 - разрез Б-Б на фиг. 4; на фиг. 6 - емкость для складирования отходов при выполнении водозабора в виде двух плавучих водоприемников, план.

Способ осуществляют следующим образом.

П р и м е р 1. Случай забора воды из отстойного пруда посредством двух водосбросных колодцев. Хранилище, например, золы в виде емкости 1 образуют в отработанном узком скальном карьере 2 путем устройства плотины 3 в пандусе 4. Дно емкости 1 покрывают противофильтрационным слоем 6 (фиг.5), выполненным из суглинка, а нижние части продольных болтов 7 и торцового 8 карьера 2 в пределах емкости 1 покрывают противофильтрационной присыпкой 9, выполненной также из суглинка. На второй по длине половине емкости, например, включающей торцовый борт 8, присыпку 9 устраивают выше, чем на первой половине на величину, превышающую минимально допустимую глубину воды перед действующими водосбросными колодцами 10 или 11, которые располагают по длине емкости 1 на разных ее половинах, колодец 10 - ближе к плотине 3, а колодец 11 - ближе к торцовому борту 8. Колодцы 10 и 11 коллектором 12 соединяют с прудом 13 осветленной воды, который располагают в нижнем бьефе плотины 3 и в котором поддерживают уровень воды ниже верха противофильтрационного слоя 6. Вдоль бортов 7 и 8 по длине емкости 1 на противофильтрационном слое 6 создают два не сообщающихся друг с другом дренажа, образующих первый ярус перехватывающей дренажной системы и состоящих каждый из дренажной ленты 14, выполненной из насыпного материала и дренажной трубы 15 (фиг. 5). Посредством соединительных труб 16 дренажные трубы 15 одного дренажа сообщают с полостью водосбросного колодца 10, а другого дренажа - с полостью водосбросного колодца 11. После этого по подводящему трубопроводу 17 (фиг. 1) золовую пульпу подают к емкости 1 и посредством распределительного трубопровода 18 сосредоточенно сбрасывают ее в емкость 1 у плотины 3. Подачу воды в пруд 13 из отстойного пруда 19 после его образования у торцового борта 8 заданной глубины осуществляют посредством водосбросного колодца 11. После намыва у плотины 3 и в средней по длине части емкости 1 первого яруса отложений 20 с пологим (i < 0,01) надводным пляжем 21, по высоте близким к уровню гребня присыпки 9, и с крутым (i > 0,1) подводным пляжем 22, упирающимся в водосбросной колодец 11 (фиг.4), сброс пульпы переключают с распределительного трубопровода 18 на распределительный трубопровод 23 и начинают, таким образом, намывать первый ярус отложений 20 во второй по длине половине емкости (фиг.1). Затем на поверхность надводного пляжа 21 в первой (приплотинной) по длине половине емкости после приобретения отложениями 20 в процессе их обезвоживания дренажем первого яруса достаточной несущей способности, устраивают дренаж второго яруса в виде дренажной ленты 24, выполненной из искусственных нетканых материалов (геотекстиля) и дренажной трубы 15, сообщенной посредством соединительной трубы 16 с полостью водосбросного колодца 10. С качественной поверхности дренажной ленты 24 осуществляют осмотр продольных бортов 7, заделку открытых карстовых полостей и широких трещин, твердеющей композицией. При необходимости наносят покрытие 25 из противофильтрационного материала на высоту не ниже уровня последующего (второго) яруса отложений 20. Затем после намыва надводного пляжа 21 до уровня, превышающего уровень отложений 20 в первой (приплотинной) половине емкости и обеспечивающего образование необходимой глубины отстойного пруда 19 у водосбросного колодца 10, переключают подачу воды из отстойного пруда 19 в пруд 13 осветленной воды с водосбросного колодца 11 на колодец 10 (фиг.2). После подъема надводного пляжа 21 до уровня гребня присыпки 9 и завершения, таким образом, намыва первых ярусов отложений 20 на обоих половинах емкости сброс пульпы переключают с распределительного трубопровода 29 снова на распределительный трубопровод 18 (фиг. 3). После этого на второй по длине половине емкости аналогичным образом, как и на первой половине, устраивают дренаж второго яруса в виде дренажной ленты 24, выполненной из искусственных нетканых материалов, и дренажной трубы 15, сообщенной посредством соединительной трубы 16 с полостью водосбросного колодца 11. С поверхности дренажной ленты 24 выполняют работы по устройству противофильтрационного покрытия 25 бортов 7 и 8 карьера 2 на заданную высоту (фиг. 3), завершая, таким образом, устройство вторых ярусов дренажей и покрытий бортов на обеих половинах емкости и смещенных по высоте относительно друг друга на этих половинах (фиг.4) на величину не менее минимально допустимой глубины воды у работающего водосборного колодца 10 или 11. В дальнейшем, осуществляя поочередно сброс пульпы в концевые участки емкости и задействуя поочередно водосбросные колодцы 10 и 11, аналогичным образом осуществляют намыв вторых ярусов отходов и устройство третьих ярусов дренажей и покрытий бортов на обеих половинах емкости, и так до полного заполнения емкости 1 отходами.

Своевременное задействование дренажа путем удаления из соединительной трубы 16 временного запорного устройства в виде замкнутой герметизированной оболочки 26 (фиг.5) из эластичного материала, заполненной газом или жидкостью под давлением, ускоряет обезвоживание находящихся над дренажами отложений, что каждый раз ускоряет приобретение этими отложениями прочности, необходимой для ведения работ по устройству последующего яруса как дренажа, так и противофильтрационного покрытия бортов.

П р и м е р 2. Случай забора воды из отстойного пруда посредством двух плавучих водоприемников. Гидравлическое складирование зернистых отходов в отработанном скальном карьере осуществляют аналогичным образом, что и в примере 1 с устройством в емкости перехватывающей дренажной системы и покрытием бортов карьера слоем противофильтрационного материала. Забор воды из блуждающего по длине емкости 1 отстойного пруда 19 осуществляют посредством двух плавучих водоприемников 27 и 28 (плавучих насосных станций), каждый из которых сообщают с отводящим водоводом 29 дополнительными водоводными секциями 30, которые располагают на промежуточные понтонные опоры 31 и соединяют между собою шарнирами 32 из автомобильных покрышек. Ближайший к отводящему водоводу 29 шарнир 33 располагают у продольного борта 7 карьера 2 выше уровня его заполнения. Дополнительно в емкости 1 устраивают по меньшей мере один коллекторный колодец 34, полость которого сообщают с дренажными трубами 15 и с отстойным прудом 19, а в коллекторном колодце 34 поддерживают уровень воды ниже нижнего дренажа, например, посредством опускного насоса (не показан). Дополнительно также каждый плавучий водоприемник 27 и 28 снабжают переставными продольными подводными оградительными козырьками 35 из отходоудерживающего материла. Козырьки 35 устанавливают каждый раз со стороны надвигающихся пляжей надводного 21 и подводного 22, отложения которых давят на козырьки 35. В результате водоприемники 27 и 28 перемещаются вокруг шарниров 32 и 33 вдоль хранилища 1 на заданную величину вместе с перемещающимся отстойным прудом 19.

В зависимости от длины хранилища 1, его формы и других местных условий забор воды из отстойного пруда может осуществляться посредством как одного плавающего водоприемника, так и посредством трех и более водоприемников.

Изобретение позволяет эффективно защитить окружающую среду от инфильтрации в нее загрязнений из карьерного хранилища отходов в случае узкого карьера, когда не представляется возможным никаким известным способом эффективно образовать одновременно по всему периметру емкости защитный надводный пляж из зернистых отложений гидравлически складируемых отходов.