СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ ДАМБЫ НАРАЩИВАНИЯ ЯРУСА ГИДРООТВАЛА
METHOD FOR ERECTION OF SLUDGE POND TIER BUILD-UP DAM

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано при поярусном складировании зернистых отходов в гидроотвалы, например золоотвалы, хвостохранилища и шламонакопители.
Большинство известных способов поярусного складирования зернистых отходов характеризуются тем, что емкость первого яруса гидроотвала создают путем послойного возведения первичной дамбы из различных природных грунтов или из твердых фракций отходов (золошлаков, хвостов, шламов), физико-механические свойства которых позволяют обеспечить требуемую низкую проницаемость тела первичной дамбы и устойчивость ее откосов на протяжении всего срока службы гидроотвала. После намыва отходов в емкость первого яруса с образованием перед первичной дамбой пляжной зоны с пляжем, а на расстоянии - прудковой зоны с отстойным прудком, создают емкости последующих ярусов гидроотвала путем возведения каждый раз дамбы наращивания на пляже намытого предыдущего яруса и намыва в эти емкости отходов [1, стр.510-516].
Способ возведения дамб наращивания (то же: вторичная дамба) зависит, прежде всего, от зернового состава материала, а так же от технологических и других местных условий [2]. Дамбы наращивания возводят послойно из грунта, отходов [3, стр.10-11, п.1.7 и 1.8, рис.2] или могут быть композитными [3, стр.25, рис.6]. Дамбы наращивания из грунта обуславливают высокие затраты средств на осуществление способа, а дамбы наращивания из отходов из-за высоких требований к их зерновому составу (содержание частиц диаметром мельче 0,074 мм не более 60% по весу) ограничивают область применения способа.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является способ поярусного складирования зернистых отходов в гидроотвал, осуществленный на Кураховской ГРЭС [3, приложение 6, стр.113-115]. Согласно этому способу емкость первого яруса гидроотвала создают путем возведения первичной дамбы из суглинка, а емкости вышерасположенных ярусов создают путем возведения каждый раз на пляже намытого предыдущего яруса дамбы наращивания. При этом дамбы наращивания возводят из намытых отходов, которые доставляют автотранспортом с погрузкой из карьера экскаватором драглайн, передвигающемуся в карьере по дороге. Отходы отсыпают в тело дамбы наращивания, разравнивают бульдозером слоями и уплотняют колесами автотранспорта, а в пределах пляжной зоны первого яруса выполняют трубчатую дрену.
Недостатки этого известного способа заключаются в следующем:
- доставка водонасыщенных отходов для возведения дамбы наращивания автотранспортом из обводненного карьера связана со сложными работами и высокими затратами;
- карьерная дорога, выполненная для передвижения экскаватора драглайн и автотранспорта по слабопрочным отходам пляжной зоны, не выполняет иных полезных функций;
- высокая материалоемкость дороги.
Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в экономии средств и повышении надежности гидроотвала. Достигаемый при этом технический результат заключается в упрощении работ при возведении дамб наращивания, в использовании дороги, предназначенной для передвижения одноковшового экскаватора, в качестве высокоэффективного, преимущественно временного, дренажа гидроотвала, в снижении материалоемкости дороги, увеличении объема складируемых в ярус отходов и повышении устойчивости пляжной зоны гидроотвала в целом.
Указанная задача решается, а технический результат достигается тем, что способ возведения дамбы наращивания яруса гидроотвала включает уплотнение отходов пляжной зоны предыдущего яруса под дамбой наращивания, намеченной к возведению на пляже предыдущего яруса, выполнение из фильтрующего материала дороги, расположенной под верховой призмой этой дамбы наращивания, разработку отходов в карьере пляжной зоны предыдущего яруса одноковшовым экскаватором, передвигающемуся по дороге на безопасном расстоянии от карьера, и послойную укладку с уплотнением разработанных отходов в тело дамбы наращивания. При этом на дорогу одноковшовый экскаватор укладывает отходы по схеме «после себя», а уплотнение отходов пляжа намыва под дамбой наращивания и отходов ее тела, осуществляют посредством динамического воздействия.
Уплотнение отходов производят преимущественно ударами трамбовки по поверхности отходов, а разработку отходов в карьере осуществляют одноковшовым экскаватором, оборудованным преимущественно драглайном.
Именно, разработка отходов экскаватором драглайн, передвигающемуся по дороге, выполненной из фильтрующего материала под намеченной к выполнению дамбой наращивания, и укладка отходов с дороги сразу в тело дамбы наращивания, упрощает работы по возведению дамбы наращивания за счет исключения перевозки отходов автотранспортом и за счет обезвоживания дренирующей дорогой отходов тела дамбы наращивания. Одновременно с этим уплотнение отходов пляжной зоны под дамбой наращивания и отходов ее тела, осуществляемое посредством динамического воздействия трамбовками, снижает материалоемкость дороги, увеличивает вместимость яруса и повышает надежность гидроотвала в целом за счет повышения устойчивости его пляжной зоны.
Осуществление изобретения поясняется чертежами, на которых степень уменьшения горизонтальных размеров примерно в два раза превышает уменьшение вертикальных размеров: на фиг.1 изображен план гидроотвала в период складирования отходов в шестой (завершающий) ярус; на фиг 2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - возведение дамбы наращивания второго яруса из отходов пляжной зоны первого яруса посредством экскаватора драглайн, поперечный разрез по дамбе наращивания, дороге и карьеру.
Гидроотвал расположен, как и в прототипе (Кураховская ГРЭС), на качественных суглинках основания 1, из которых возводят первичную дамбу 2, образующей емкость первого яруса гидроотвала. Намыв отходов в емкость первого яруса осуществляют посредством пульповодов: магистрального 3 и распределительного 4, снабженного выпусками 5, и с образованием перед первичной дамбой 2 пляжной зоны 6, с пляжем 7, а и на расстоянии - прудковой зоны 8 с отстойным прудом 9. Воду из отстойного пруда 9 посредством двух водосбросных колодцев 10 и их коллекторов 11 сливают в водоотводящий канал 12 системы оборотного водоснабжения.
Емкости ярусов, второго и выше, создают путем возведения каждый раз на пляже 7 (фиг.2) предыдущего яруса дамбы наращивания 13 из отходов, разработанных в карьере 14 пляжной зоны 6. Возведение дамбы наращивания 13 осуществляют участками, обычно составляющими часть периметра яруса, после остановки намыва отходов на участке, а намыв отходов в емкости производят с противоположного участка дамбы наращивания 13 и аналогично намыву отходов в емкость первого яруса. При этом отходы пляжной зоны 6 предыдущего яруса под дамбой наращивания 13, намеченной к возведению на пляже предыдущего яруса, уплотняют. Это уплотнение производят посредством динамического воздействия, осуществляемого ударами трамбовки 15 (фиг.3) по отходам пляжа 7 трамбующей установки (не показана), передвигающейся по дамбе: первичной 2 или вторичной 13. Уплотнение отходов обеспечивает повышение их несущей способности и опускание поверхности пляжа 7 в месте уплотнения, что снижает материалоемкость дороги 16, необходимой для передвижения экскаватора драглайн 17, увеличивает объем складируемых в ярус отходов и повышает устойчивость пляжной зоны 6 гидроотвала в целом.
1
2
3
Разработку отходов в карьере 14 производят экскаватором драглайн 17 (фиг.3), который на каждом участке возведения дамбы наращивания 13, например, три раза передвигается на безопасном расстоянии от карьера 14 по дороге 16, выполненной из фильтрующего материала, преимущественно, из гравийного грунта, под верховой призмой 18, намеченной к возведению дамбой наращивания 13. Экскаватор драглайн 17 при каждом передвижении по дороге 16 последовательно разрабатывает заданную часть ω, ω, ω, карьера 14 и укладывает отходы в соответствующий слой 19, 20 и 21 дамбы наращивания 13. При завершающем (третьем) передвижении экскаватор драглайн 17 укладывает отходы на дорогу по схеме «под себя» и с обеспечением выпуска воды из отходов тела дамбы наращивания 13 по фильтрующему материалу дороги 16 в карьер 14. Ширина дороги 16 обеспечивает смещение экскаватора драглайн 17 в сторону карьера 14 на заданную величину при каждом его новом перемещении по дороге 16. Грунтовую воду 22 (фиг.3) из карьера 14 посредством насоса 23 (фиг.1) направляют в отстойный пруд 9, что обеспечивает понижение воды 22 в карьере 14, следовательно, и частичное обезвоживание разрабатываемых отходов.
Каждый слой 19-21 отходов после последующего обезвоживания уплотняют также посредством динамического воздействия трамбовки 15 или виброкатка 24 (на фиг.3 он показан пунктиром), а дамбе наращивания 13 придают заданную форму.
На фиг.3 дополнительно изображена дренажная система в основании первого яруса, состоящая из дренажной ленты 25, дренажной трубы 26 и отводящей трубы 27.
Выполненная из фильтрующего материала дорога 16 обеспечивает выпуск воды из высоко влажных отходов тела возводимой дамбы наращивания 13 в карьер 14, что обеспечивает обезвоживание отходов тела дамбы наращивания 13 и их послойное уплотнение. Технический результат от уплотнения отходов пляжной зоны под дамбой наращивания и отходов ее тела посредством эффективного динамического воздействия трамбовками [4] особо высок в золоотвалах, в которых увеличение полезного объема может достигнуть 20-40% от начального объема золошлаковых материалов, при этом существенно увеличиваются их прочностные характеристики [5].
3
3
3
3
cр
Пример. Ширина уплотняемой полосы пляжа 20 м, высота яруса 4 м, длина периметра гидроотвала (секции) 4000 м, а средняя по объему величина уплотнения золошлаковых материалов 20%. Тогда объем (вместимость) одного яруса увеличится на 20·4·0.2·4000=64000 м, а шести ярусов - на 384000 м. При уменьшении средней величины заложения наружного откоса секции m с 3.5 до 3.0 (фиг.3) произойдет дополнительное увеличение объема секции (яруса 2-7) на 576000 м. Суммарное увеличение объема секции составит 960000 м, что примерно равно годовому выходу золошлаков на ТЭЦ мощностью 700 МВт.
В настоящее изобретение могут быть внесены различные модификации и изменения без отхода от объема изобретения. Например, могут быть предусмотрены средства, обеспечивающие отвод воды из дренирующих дорог 16 в течение всего периода складирования отходов в гидроотвал.
Использованные источники
1. Гидротехнические сооружения. Справочник проектировщика./Под ред. В.П.Недриги. М.: Стройиздат, 1983.
2. Рекомендации по проектированию и строительству шламонакопителей и хвостохранилищ металлургической промышленности./М.: Стройиздат, ВНИИВОДГЕО. - 1986. С.69-72, п.8.12-8.33.
3. Рекомендации по проектированию золошлакоотвалов тепловых электрических станций: П 26-85./Л., ВНИИГ, 1986.
4. Зарецкий Ю.К., Гарицелов М.Ю. Глубинное уплотнение грунтов ударными нагрузками. - М.: Энергоатомиздат, 1989.
5. Минаев О.П. Перспективы применения динамического уплотнения при укладке золошлаковых материалов и подготовке оснований под золоотвалы. //Гидротехническое строительство. 1995. №12).
Обозначения
1 - основание
2 - первичная дамба
3 - магистральный пульповод
4 - распределительный пульповод
5 - выпуска
6 - пляжная зона
7 - пляж (яруса)
8 - прудковая зона
9 - отстойный пруд
10 - водосбросной колодец
11 - коллектор
12 - отводящий канал
13 - дамба наращивания
14 - карьер
15 - трамбовка
16 - дорога
17 - экскаватор-драглайн (экскаватор с рабочим органом драглайн)
18 - верховая призма дамбы наращивания
19 - первый слой (отходы в дамбе наращивания)
20 - второй слой
21 - третий слой
22 - вода
23 - насос
24 - виброкаток
25 - дренажная лента (в основании первого яруса)
26 - дренажная труба
27 - отводящая труба.