СПОСОБ СОЗДАНИЯ ДРЕНАЖА В ОСНОВАНИИ НАКОПИТЕЛЕЙ ОТХОДОВ
METHOD FOR CREATION OF DRAINAGE IN FOUNDATION OF TAILINGS POND

Изобретение относится к области гидротехнического строительства и может быть использовано при создании отвалов горных пород и накопителей отходов (хвостохранилищ), например солеотвалов калийных предприятий, на дренированном основании.
Известна конструкция беструбчатых дренажей, в которых основной водопроводящий элемент, далее ядро дрены, выполняют из камня, щебня или хвороста и перекрывают его с поверхности гидроизолирующим материалом [1, с.417, рис. 19.3]. Недостатком таких дренажей является невозможность их применения для дренирования основания отвалов и накопителей отходов, так как:
- конструкцией дренажа не предусмотрен прием воды (стоков) сверху, из тела отвала, накопителя;
- пропускная способность дренажа недостаточна для обеспечения технологического оборотного водоснабжения.
Наиболее близким техническим решением является дренажная сеть в основании отвала [2, с.21, рис. 6; с.25, п.6.12], состоящая из распределенных по площади основания дрен с трубчатым водопропускным элементом и поверхностным защитным слоем в виде обратного фильтра. Такое решение обеспечивает прием стоков из тела отвала и достаточную пропускную способность для обеспечения технологического оборотного водоснабжения.
Недостатками указанного решения являются:
- ограничение допустимой глубины укладки трубчатых дрен по условию прочности на раздавливание труб (до 17,5 м [1, с.420, табл.19.7]), что не позволяет применять их для дренирования основания больших отвалов и хвостохранилищ, высота которых в некоторых случаях, например солеотвалов, превышает 100 м;
- невозможность применения труб рекомендуемого ассортимента (бетонные, керамические, асбестоцементные [1, с.420]) в условиях агрессивной среды; например, жидкая фаза солеотходов представляет собой насыщенный рассол, обладающий высокой агрессивностью ко всем перечисленным материалам.
Технический результат предлагаемого изобретения заключается в увеличении надежности дренирования накопителей отходов, в обеспечении необходимой водопропускной способности и коррозионной стойкости дренажей в основании накопителей отходов любой высоты.
Достигается это тем, что в способе создания дренажа в основании накопителей отходов, включающем устройство распределенных по площади основания беструбчатых дрен в виде заглубленных в грунт дренажных траншей с фильтрующим заполнителем и с поверхностным защитным слоем в виде обратного фильтра, дренажные траншеи заполняют элементами вытянутой цилиндрической формы, ориентированными в направлении оси дрен, причем центральную часть дрены выполняют из цилиндрических элементов большего диаметра, а по периметру укладывают элементы меньшего диаметра, при этом ширину дрены по верху назначают из расчета обеспечения ее водоприемной способности по разгрузке фильтрующихся стоков из отвала в дрену перпендикулярно ее оси, а площадь сечения дрены назначают из расчета обеспечения ее водопропускной способности для отвода собранного дренажного стока в направлении оси дрены. В качестве элементов вытянутой цилиндрической формы для водопропускной части дрен используют хлысты древесины.
Конструктивная схема дренажа представлена на чертеже, где цифрами обозначены: 1 - отвальные породы, отходы; 2 - основание; 3 - подготовка по бортам и дну дренажной траншеи; 4 - защитный слой дрены в виде обратного фильтра; 5 - водопропускной элемент (ядро) дрены из элементов вытянутой цилиндрической формы.
Дренаж создают следующим образом.
Для размещения отвальных пород 1 будущего отвала подготавливают основание 2, на котором устраивают с заглублением в грунт основания распределенные по площади дренажные траншеи. Дренажные траншеи проходят с уклоном соответственно рельефу площадки развития отвальных работ.
Ширину дренажных траншей по верху назначают из расчета обеспечения водоприемной способности дрены, а площадь сечения дрены назначают из расчета обеспечения ее водопропускной способности для отвода собранного дренажного стока в направлении оси дрены.
Ядро дрены 5 формируют из элементов вытянутой цилиндрической формы, например хлыстов древесины, прямых стволов без веток, сучьев, комлей и вершин, получаемых от сводки леса на площадке размещения отвала и укладываемых в траншею в направлении оси дрены. Между ядром дрены 5 и грунтовым основанием 2 устраивают подготовку 3 (дно и борта дренажной траншеи) известными способами для предотвращения продавливания грунта внутрь ядра дрены.
Известно, что древесина в соляном растворе без доступа воздуха с течением времени набирает прочность («каменеет») и не подвержена разложению.
Между уложенными в траншею хлыстами образуются каналообразные пустоты, обеспечивающие высокую водопропускную способность дрен.
При формировании дрены центральную часть ее сечения выполняют из крупных хлыстов древесины, а по периметру укладывают хлысты древесины меньшего диаметра. Поверх дрены укладывают защитный слой 4 в виде обратного фильтра.
Применение беструбчатых дрен с формированием ядра дрен элементами вытянутой цилиндрической формы обеспечивает:
- повышенную пропускную способность благодаря наличию каналообразных пустот между стволами древесины, ориентированными в направлении оси дрены, и большой суммарной площади сечения этих каналов;
- повышенную прочность на раздавливание благодаря использованию цельных стволов круглого сечения в отличие от полой трубы кольцевого сечения;
- высокую коррозионную стойкость конструкции дрены благодаря работе древесины в условиях постоянного температурно-влажностного режима.
Указанные преимущества позволяют создавать накопители отходов (отвалы, хвостохранилища) на дренированном основании без ограничения их высоты и срока службы.
Способ дренирования осуществляется следующим образом.
На подготовленное основание 2 с готовыми дренами 5 производят отсыпку (намыв) отходов. Фильтрат, выделяющийся из отсыпанных (намытых) отходов 1, просачивается к основанию 2 и через проницаемый защитный слой 4 собирается дренами, заглубленными в основание, а затем через каналообразные пустоты между хлыстами деревьев, составляющих ядро дрены 5, выводится за пределы отвала.
Применение предлагаемого способа создания дренажа в основании накопителей отходов любой высоты обеспечивает их надежное дренирование, необходимую водопропускную способность, коррозионную стойкость и долговечность.
Источники информации
1. Основания, фундаменты и подземные сооружения. Справочник проектировщика под ред. Е.А.Сорочана. М.: Стройиздат, 1985 (с.417, рис.19.3); (с.420, табл.19.7).
2. П 64-77. Руководство по проектированию дренированных золоотвалов тепловых электрических станций. ВНИИГ им. Б.Е.Веденеева, Л., 1977 (с.21, рис.6; с.25, п.6.12).