СПОСОБ ЗАХОРОНЕНИЯ ПОДВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ
METHOD OF BURYING UNDERWATER OBJECTS

Изобретение относится к области охраны окружающей среды, а именно к технологии захоронения химически опасных затопленных объектов, и может быть использовано в строительной и горно-разведочной промышленности при вскрытии и рекультивации подводных месторождений акваторий рек, морей и океанов.
Известны способы захоронения токсичных объектов, заключающиеся в засыпке необходимой площади гравийно-песчаной смесью из открывающихся люков барж, с поверхности воды (2, 3). Недостатками таких способов являются неуправляемая закладка гравийно-песчаным материалом, большой расход привозного материала, а также значительная дополнительная пригрузка объекта захоронения, которая может вызвать в дальнейшем разрушение самого объекта и соответственно возникновение непредвиденных негативных последствий для окружающей среды.
Известен способ захоронения токсичных объектов на морском дне, являющийся наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам к настоящему изобретению, заключающийся в подготовке на борту плавсредства закладочного материала путем механического перемешивания гравийно-песчаного материала с цементом и гравитационной подаче смеси в виде бетона по трубам к объекту захоронения (1).
Указанный способ позволяет осуществлять процесс захоронения подводного объекта только в цикличном режиме, так как объемы гравия, находящегося на плавсредстве и поступающего в перемешивающее устройство, ограничены. Кроме того, бетонирующую смесь подают непосредственно на достаточно мощный слой наносов, перекрывающих подводный объект, что в значительной степени снижает монолитность захоронения в целом, а также увеличивает конечную весовую нагрузку на объект.
Настоящее изобретение направлено на повышение интенсивности и равномерности перемешивания твердого и связующего материалов в процессе подготовки бетонирующей смеси, обеспечение непрерывности процесса бетонирования, уменьшение общей весовой нагрузки на захораниваемый объект. Изобретение также позволяет расширить область применения таких способов захоронения подводных взрывоопасных объектов.
Указанные технические результаты предлагаемого способа достигаются тем, что, как и в известном способе, осуществляют доставку компонентов закладочной смеси, их перемешивание, нисходящее гидротранспортирование полученной смеси к месту захоронения.
Отличие заключается в том, что перед процессом бетонирования проводят подготовку объекта к захоронению, для чего перекрывающие объект наносы извлекают и подают по восходящему трубопроводу в загрузочно-обменные аппараты на борту плавсредства, в аппаратах наносы разделяют на шламовую и зерновую фракции, а затем зерновой материал принудительно вытесняют из аппаратов газовыми или газожидкостными потоками в смеси с твердеющим материалом в нисходящий трубопровод и далее производят бетонирование путем последовательного замещения извлекаемого объема наносов на подготовленную твердеющую смесь, в свою очередь шламовую составляющую также вытесняют из аппаратов и возвращают на уже забетонированную площадь захоронения.
Перекрывающие наносы извлекают и подают в загрузочно-обменные аппараты эрлифтированием.
При наличии на борту плавсредства нескольких загрузочно-обменных аппаратов их работу совмещают по времени циклов и обеспечивают бесперебойную подачу твердеющей смеси к месту захоронения.
Подачу сухих компонентов твердеющей смеси осуществляют под давлением сжатого воздуха путем вытеснения из герметичной емкости дозатора с запасом для обеспечения работы водно-воздушного эжектора.
Подачу газового или газожидкостного потока в смеси с твердеющим материалом осуществляют под давлением водно-воздушного эжектора.
Изобретение поясняется чертежом, где представлена принципиальная схема установки для захоронения подводных объектов. Установка включает две пары или более загрузочно-обменных аппаратов 1, 2, размещенных на плавсредстве 3. Емкости загрузочно-обменных аппаратов в верхней части корпуса имеют патрубок 4 с управляемым устройством 5 в виде задвижки для аппарата 1 и соответственно задвижки 6 для аппарата 2 для загрузки аппаратов гидросмесью из перекрывающих наносов придонного слоя. К нижним частям аппаратов через патрубок 7 подачи воздушно-цементной гидросмеси с задвижкой 8 подсоединены напорные трубопроводы 9 с задвижками 10 для аппарата 1 и 11 для аппарата 2, которые через эжектор 12 связаны с водяным напорным насосом 13 и аппаратом-дозатором 14 сухих компонентов твердеющей смеси через всасывающий напорный трубопровод 15 с задвижкой 16. Аппарат-дозатор 14 в нижней части связан через напорный трубопровод 17, оснащенный задвижкой 18, с компрессором 19. В верхней части аппарата-дозатора 14 установлены патрубок 20 с задвижкой 21 для пневмозагрузки сухих компонентов твердеющей смеси и патрубок 22 с задвижкой 23 для выпуска в процессе загрузки воздуха, вытесняемого сухим материалом. Верхние части каждого загрузочно-обменного аппарата связаны с донными наносами 24 эрлифтным трубопроводом 25 через всасывающий наконечник 26, а пульповод для подачи бетона 27 связан с дном и загрузочно-обменными аппаратами 1 и 2 через задвижки 28 и 29 соответственно. Пульповод 30 для отведения шлама связан с дном через задвижки 31 и 32 и сливной патрубок 33. Компрессор 19 соединен с эрлифтным трубопроводом 25 воздуховодом 34 через задвижку 35.
Разуплотненные наносы 24, расположенные над токсичными захоронениями, поступают через всасывающий наконечник 26 в эрлифтный трубопровод 25, работающий от компрессора 19 через воздуховод 34 при открытой задвижке 35. В процессе заполнения одного загрузочно-обменного аппарата 1 гидросмесью, поднятой эрлифтом и поступившей в аппарат через патрубок 4 с задвижкой 5, в нем происходит гравитационное осаждение зернистого материала. Более легкая, шламовая составляющая этого материала, не успевающая осесть, удаляется в процессе заполнения из аппарата 1 через сливной патрубок 33 при открытой задвижке 31 и отводится далее по шламовому пульповоду 30 на уже забетонированную площадь захоронения, вне зоны работы всасывающего наконечника 26. После заполнения аппарата 1 зерновым материалом он герметизируется закрытием задвижек 5 и 31, а гидросмесь из эрлифтного трубопровода 25 начинает поступать в смежный загрузочно-обменный аппарат 2 при открытии задвижек 6 и 32 с одновременным открытием задвижек 8 и 10 напорного трубопровода 9 от эжектора 12. Синхронно открывается задвижка 18 на компрессоре 19 и включается напорный водяной насос 13. В аппарат-дозатор 14, имеющий запас сухого твердеющего материала и загерметизированный задвижками 21 и 23, поступает сжатый воздух от компрессора 19 и вытесняет под давлением твердеющую смесь через всасывающе-напорный трубопровод 15 в эжектор 12, в котором под действием струи от напорного водяного насоса 13 твердеющая смесь эжектируется и в смеси с воздухом она далее поступает под давлением в нижнюю часть аппарата 1, загруженного промытым зернистым материалом (более крупный шламовый материал). При открытой задвижке 28 дегазированная в аппарате 1 твердеющая гидросмесь вытесняет зернистый материал в виде готовой бетонной смеси в пульповод для подачи бетона 27 и далее вниз на очищенную от наносов придонную площадь.
Вместе с тем, загрузочно-обменный аппарат 2 продолжает загружаться наносами, поднимаемыми со дна эрлифтом, с одновременной их классификацией на зернистую (оседающую на дно камеры аппарата 2) и шламовую (вытесняемую через задвижку 32) составляющие. Вытесненная шламовая часть наносов поступает по пульповоду 30 в придонную часть на место проведения работ, на уже покрытую бетоном площадь. После завершения заполнения отмытым зернистым материалом загрузочно-обменный аппарат 2 герметизируется закрытием задвижек 6 и 32, а аппарат 1 разгерметизируется для заполнения твердеющей смесью открытием задвижек 5 и 31 с одновременной сменой направления движения аэрированной твердеющей смеси (закрытием задвижки 29), что обеспечивает непрерывность процесса придонного бетонирования.
Процесс бетонирования может проводиться как в цикличном, так и в непрерывном режиме с одновременным изменением концентраций компонентов твердеющей смеси и заполнителя в подаваемой смеси.
Для производства работ в цикличном режиме может быть достаточно использования одного загрузочно-обменного аппарата. Если же требуется непрерывность технологического процесса или большая производительность, то подбирают необходимое количество пар аппаратов, исходя из заданной часовой производительности, состава материала заполнителя, качества составляющий твердеющей смеси и других показателей.
Согласно предложенному способу псевдоожижение зернового материала и его вытеснение из аппарата твердеющей смесью происходит при плотной упаковке твердого по всему объему аппарата (чего не может происходить при использовании бетононасосов, как в прототипе). Зерновой материал вытесняется сверху вниз через нижнюю часть аппарата при одновременном перемешивании с аэрированной твердеющей смесью, фильтрующейся снизу вверх по всему объему аппарата, дегазируясь в верхней его части. Поскольку нет принципиальных ограничений в подборе необходимого напора аэрированной твердеющей смеси, снимается ограничение на допустимый размер фракций используемых наносов, отмытых от шлама.
Псевдоожижение и вытеснение сухих компонентов твердеющей смеси воздухом из аппарата-дозатора происходит также при плотной его упаковке по всему объему аппарата, что позволяет подавать в эжектор концентрированную аэрированную смесь.
Физический процесс, сопровождающий описанные циклы подачи сухих компонентов твердеющей смеси и отмытого зернового состава в виде бетонной смеси, происходит благодаря разности давлений (путем нагнетания в герметично закрытый, предварительно заполненный твердым материалом аппарат рабочего агента - воздуха, воды или смеси). При этом образуется пара неравновесных областей, имеющих между собой гидравлическую связь, стремящаяся возвратиться к первоначальному равновесному состоянию, в результате чего образуется поток гидросмеси (или пневмосмеси) в разгрузочном трубопроводе с определенными расходно-напорными характеристиками.