НАМЫВНОЕ ГИДРОТЕХНИЧЕСКОЕ СООРУЖЕНИЕ
ALLUVIAL HYDRAULIC STRUCTURE

Изобретение относится к области гидротехнического строительства, а именно к сооружениям для складирования водосодержащих промышленных отходов (отвалам хвостохранилищ или шламонакопителям). Предлагаемое изобретение можно использовать как площадку для зеленых насаждений, под размещение парка или для последующего применений в строительстве для устройства полезных насыпей. При этом важным условием полезного использования сооружений является обеспечение скорейшего обезвоживания складированных отходов.
Намывные сооружения, возводимым с помощью средств гидромеханизации и предназначенные для хранения водосодержащих промышленных отходов, представляют собой дамбы обвалования, сооруженный вокруг карт намыва в составе надводных откосов и отстойных прудов, пульпопроводы, устройства водоотведения, дренажные и другие элементы, обеспечивающие безопасность сооружения и прилегающей территории (см. ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева. Рекомендации по проектированию золошлакоотвалов тепловых электрических станций / П 26-85. Л. 1986). В указанных сооружениях из-за низких прочностных характеристик отвалов дамбы обвалования обычно возводят с откосами заложения 1:2 - 1:3 на сравнительно небольшую высоту, что при ярусном расположении карт намыва требует под отвалы дополнительных площадей. Кроме того, устройство системы водоотвода («колодец-коллектор») в центре карты намыва нередко вызывает заиление коллектора и, соответственно, отказ системы намыва, что при складировании отходов может вызвать поступление пульпы (волны прорыва) на прилегающую территорию.
Из известных аналогов наиболее близким по назначению и технической сущности к заявленному изобретению является намывное сооружение по пат. РФ №85917, МПК Е02В 7/00, опубл. 20.08.2009. Сооружение содержит дамбу обвалования, возведенную вокруг карты намыва с надводным откосом и отстойным прудом. Дополнительно в сооружении устроено не менее двух ненапорных секций, которые отделены разделительными дамбами от расположенной в центре центральной секции, выполняющей функцию отстойного пруда. В центре центральной секции - установлены струенаправляющие дамбы, например, три и более, для доосветления пульпы и уменьшения ее размеров, причем в центральной секции уровень воды ниже отметок складированных намытых отходов в ненапорных секциях. Такое конструктивное решение исключает разрушение ограждающих дамб и поступление воды на прилегающую территорию.
Недостатками прототипа являются конструктивная сложность сооружения и длительный срок его строительства. Недостатком сооружения также является то, что в нем дамба обвалования имеет пологие откосы, что значительно увеличивает площадь под намывные территории или при ограниченных площадях сокращает ширину карты намыва.
Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в сокращении срока строительства сооружения и уменьшении площади намывных территорий.
Для достижения указанного технического результата используется следующая совокупность существенных признаков: в намывном гидротехническом сооружении, (содержащем, так же как и прототип, дамбу обвалования, возведенную вокруг карты намыва, пульпопровод, устройства водоотведения, соединенные с бассейном с чистой водой) в отличие от прототипа, дамба обвалования возводится из коробчатых габионов, уложенных поярусно и скрепленных между собой с образованием вертикальной стенки, обращенной в сторону карты намыва, при этом горизонтальная и вертикальная поверхности каждого яруса габионов покрыта геотекстильным полотном с заходом его под каждый намываемый слой, а устройство водоотведения выполнено в виде отводного канала с гидроизоляцией от грунтовых вод, проложенного по контуру дамбы с уклоном в сторону бассейна с чистой водой. Для обеспечения возможности полезного использования сооружения, например, в качестве площадки для зеленых насаждений, на открытых поверхностях дамбы укладывается биомат.
Сущность изобретения заключается в замене привычных для известных аналогичных сооружений пологих откосов дамбы обвалования на вертикальную габионную стенку. Это позволяет при наращивании сооружения на любую высоту сократить площадь намывных территорий или при заданных размерах строительного участка сохранить неизменной ширину карты намыва. Кроме того, изобретение позволяет повысить надежность и безопасность сооружения за счет отказа от классического расположения системы водоотвода («отстойный пруд-коллектор») в центре намывной карты. В предлагаемом сооружении эффективный отвод всех фильтрационных вод из гидроотвала в бассейн с чистой водой осуществляет габионная кладка, образующая в совокупности с отводным каналом пространственную дренажную систему. Вместе с тем геотекстильное полотно, покрывающее обращенную к карте намыва поверхность дамбы, препятствует вымыванию из гидроотвала мелкозернистых фракций, что способствует формированию устойчивой разнородной структуры намытого массива. Таким образом, достигается эффективное обезвоживание складированных отходов и одновременное повышение прочности всего сооружения. Достоинством предлагаемого сооружения является также простота и быстровозводимость дамбы, не требующей при монтаже сложного оборудования и квалифицированной рабочей силы.
Сопоставление предлагаемого устройства и прототипа показало, что поставленная задача - сокращение срока строительства намывного сооружения и уменьшение площади намывных территорий - решается в результате новой совокупности признаков, что доказывает соответствие предлагаемого изобретения критерию патентоспособности «новизна».
В свою очередь, проведенный информационный поиск в области гидротехнических сооружений не выявил отдельных отличительных признаков заявляемого изобретения, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию «изобретательский уровень».
Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 показано намывное сооружение в плане; на фиг. 2 - поперечный разрез I-I дамбы обвалования, на фиг. 3 и 4 - разрезы по стенкам габиона.
Намывное гидротехническое сооружение включает дамбу обвалования 1, которая устанавливается по контуру карты намыва 2. По пульпопроводу 3 на карту 2 поступает водогрунтовая смесь (хвосты, шлам). Дамба 1 монтируется из габионов 4, уложенных плотно друг к другу и скрепленных между собой по высоте и ширине. На габионную стенку 4 настилается полотно фильтрующего геотекстиля 5, которое укладывается на верхнюю поверхность яруса габиона, напорную грань и на грунтовое основание перед габионом в зоне карты намыва 2. Фильтрующий геотекстиль выбирается достаточной прочности, чтобы после намыва карты и пригрузки полотна, оно могло бы служить в качестве анкера для повышения устойчивости сооружения. В качестве такого материала можно использовать прочное иглопробивное полотно. Диаметр отверстий в материале подбирается с учетом гранулометрического состава намывных грунтов. Для сбора фильтрующей воды, проникающей через полотно 5 и габион 4, по грунтовому основанию прокладывается отводной канал 6 с уклоном в сторону бассейна 7.
На внутреннюю часть лицевой грани габионов прокладываются биоматы 8, обеспечивающие прорастание травяного покрова через стальную сетку 9. Питание водой биомата 8 обеспечивается за счет постоянного движения воды через геотекстиль 5, проволочную сетку 9 и каменное заполнение габиона 4.
Намыв первого слоя водосодержащих отходов осуществляется после возведения первого яруса дамбы обвалования 1, создания экрана из геотекстиля 5 и строительства отводного канала 6. После заполнения отвала до уровня высоты кладки возводится следующий ярус габионов и т.д. Фильтрационный сток из гидроотвала поступает через габионную стенку в отводной канал, 11 и вертикальные дрены 12, соединенные между собой и с дренажным слоем 4 и в совокупности образующие единую пространственную дренажную систему, из которой фильтрат отводится за пределы гидроотвала.
Конструкция предлагаемого намывного сооружения разработана специалистами ФГБОУ ВО «ГУМРФ имени адмирала С.О. Макарова», ООО «ТР Инжиниринг», ООО «СтройИнжСервис». Были произведены расчеты, показавшие возможность использования предлагаемого технического решения в горнорудной промышленности.
Изложенное позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию «промышленная применимость».