Способ предотвращения загрязнения подземных вод промышленными отходами из хранилищ, размещенных в твердых породах

 

Изобретение относится к области гидротехнического строительства. Цель изобретения - уменьшение загрязнения окружающей среды путем локализации купола растекания промышленных отходов и разделения потока подземных вод и фильтрующихся отходов. За пределами хранилища промышленных отходов, размещенного в твердых породах, дренаж выполняют двухконтурным. До сооружения дренажа формируют зону повышенной трещиноватости пород по замкнутому вокруг хранилища контуру. Водоприемную часть дренажных устройств внутреннего дренажного контура располагают в зоне повышенной трещиноватости, а внешний дренажный контур - за пределами указанной зоны. Уровень воды под хранилищем понижают посредством дренажа. Путем регулирования производительности дренажных контуров создают перепад напоров в разных дренажных контурах. Жидкость, откачиваемую внутренним дренажным контуром, возвращают в хранилище промышленных отходов. 1 з.п.ф-лы, 8 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л Е 02 В 3/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

«

«»

» (21) 4481221/23-15 (22) 05.09.88 (46) 07.07.90, Бюл. ¹ 25 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по осушению месторождений полезных ископаемых, специальным горным работам, рудничной геологии и маркшейдерскому делу (72) Ю.С.Осипенко, Г.Н.Гензель, Н.Ф.Карачевцев, С,В.Кравчук, Э.А,Кимский, В,В.Осламенко, О.И.Писарев и А,П.Пономарев (53) 629,19 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР . № 1130646, кл. Е 02 В 3/16, 1983.

Бочевер Ф.М. и др. Защита подземных вод от загрязнения. — M,: Недра, 1979, с. 151. (54) СПОСОБ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ВОД ПРОМЫШЛЕННЫМИ ОТХОДАМИ ИЗ ХРАНИЛИЩ, РАЗМЕЩЕННЫХ В ТВЕРДЫХ ПОРОДАХ (57) Изобретение относится к гидротехническому строительству. Цель изобретения—

Изобретение относится к охране окружающей среды, а именно к охране водных ресурсов от загрязнения.

Цель изобретения — уменьшение загрязнения окружающей среды путем локализации купола растекания промышленных отходов и разделения потока подземных вод фильтрующихся отходов.

На фиг.1 изображена схема расположения взрывных скважин для создания зоны повышенной трещиноватости в породах, вид в плане; на фиг.2 — проекция на дневную поверхность зоны повышенной трещиноватости горных пород, вид в плане, на фиг.3— схема предотвращения загрязнения под„„Я,)„„1576637 Al уменьшение загрязнения окружающей среды путем локализации купола растекания промышленных отходов и разделения потока подземных вод и фильтрующихся отходов. За пределами хранилища промышленных отходов, размещенного в твердых породах, дренаж выполняют двухконтурным. До сооружения дренажа формируют зону повышенной трещиноватости пород по замкнутому вокруг хранилища контуру. Водоприемную часть дренажных устройств внутреннего дренажного контура располагают в зоне повышенной трещиноватости, а внешний дренажный контур — за пределами указанной зоны. Уровень воды под хранилищем понижают посредством дренажа. Путем регулирования производительности дренажных контуров создают перепад напоров в разных дренажных контурах. Жидкость, откачиваемую внутренним дренажным контуром, возвращают в хранилище промышленных отходов.

1 з.п. ф-лы, 8 ил. земных вод промышленными отходами, вид в плане: на фиг.4 — разрез А-А на фиг.3, фаза дренажа до начала заполнения хранилища промышленными отходами; на фиг,5 — то же, при заполнении хранилища промышленными отходами; на фиг.6- формирование эоны повышенной трещиноватости пород путем ведения подземных горных работ: на фиг.7формирование слабопроницаемого экрана; на фиг.8 — завершающая фаза дренажа при заполнении хранилища промышленными отходами, Способосуществляютследующ мо рл эом.

1576637

По периметру хранилища 1 (фиг,1) промышленных отходов сооружают взрывные скважины 2. Затем формируют зону повышенной трещиноватости 3 (фиг,2) путем камуфлетного направленного взрывания взрывных скважин 2, Последние располагают таким образом, чтобы после взрыва получить зону повышенной трещиноватости 3 сплошной и замкнутой вокруг хранилища 1 промышленных отходов. Затем сооружают внешний 4 (фиг.3) и внутренний 5 (фиг,4) дренажные контуры, Внутренний дренажный контур 5 сооружают таким образом, чтобы водоприемная часть 6 дренажных устройств 7 располагалась в зоне повышенной трещиноватости 3, сформированной в твердых (скальных или полускальных) породах 8.

Внешний дренажный контур 4 (фиг.4) сооружают эа пределами границы 9 эоны 3 (фиг.2). Затем до заполнения хранилища 1 промышленными отходами понижают уровень подземных вод посредством откачки воды из внутреннего 5 и внешнего 4 дренажных контуров до положения 10 (фиг.4), создавая под хранилищем 1 промышленных отходов осушенную зону в породах 8. В процессе дренажа на рассматриваемом этапе как внешним 4, так и внутренним 5 дренажными контурами откачивают чистую грунтовую воду, которую можно использовать для технического или хозяйственно-питьевого водоснабжения, После того, как уровень 10 подземных вод станет ниже дна хранилища

1 промышленных отходов, осуществляют регулирование производительности внешнего 4 и внутреннего 5 дренажных контуров, Регулирование производят таким образом, чтобы обеспечить превышение напоров подземных вод на внешнем дренажном контуре 4 по отношению к напорам на внутреннем дренажном контуре 5. Контроль за положением уровня 10 подземных вод осуществляют по сети наблюдательных скважин (не показана). Затем осуществляют дальнейшее регулирование производительности внешнего 4 и внутреннего 5 дренажных контуров таким образом, чтобы при соблюдении условия превышения уровня подземных вод на внешнем дренажном контуре 4 над уровнем подземных вод на внутреннем дренажном контуре 5 производительность внутреннего дренажного

: контура 5 удовлетворяла условию

Ga = С1т+ Ои Qa+ Gx, (1) где 0 — производительность внутреннего дренажного контура, м /сут, з

QT — потери воды в технологическом ..цикле, м /сут;

Q — расчетные потери воды на испарение, м /сут;

Ga — расчетное поступление воды в хранилище промышленных отходов за счет ат5 мосферных осадков, м /сут;

Qx — расчетные потери воды на насыщение хвостов, м /сут.

Потери воды в технологическом цикле (От) определяют для действующих предпри10 ятий по фактическим данным, а для проектируемых — по аналогии, На рассматриваемой фазе реализации срособа как внешним 4, так и внутренним 5 дренажными контурами откачивают чистые

15 подземные воды, которые используют для хозяйственных нужд или сбрасывают в поверхностные водотоки и водоемы (фиг.4, показано стрелками).

После того, как будут выполнены оба

20 условия: превышения уровня подземных вод на внешнем дренажном контуре 4 по отношению к уровню подземных вод на внутреннем дренажном контуре 5 и соответствие производительности внутреннего

25 дренажного контура 5 зависимости (1), приступают к заполнению хранилища 1 промышленными отходами (фиг.5).

В процессе заполнения хранилища 1

30 промышленными отходами 11 осуществляют контроль за напорами подземных вод на внешнем 4 и внутреннем 5 дренажных контурах, за производительностью (G4) внешнего 4 и (Qg) внутреннего 5 дренажных

35 контуров и потерями (накоплением) жидкости в хранилище 1 (+ 5 01).

Изменение баланса жидкости при заполнении хранилища 1 промышленными от40 ходами 11 определяют замерами уровня жидкости 12 в хранилище 1 по системе реперов (не показана), оборудованных в хранилище 1. Дебаланс жидкости в системе хранйлище 1 — внутренний дренажный кон45 тур 5 рассчитывают по следующей зависимости, Ла =S(h,-h<) /Л >, (2) где Л G — дебаланс жидкости в системе

50 хранилище — внутренний дренажный контур, м /сут;

S — средняя площадь, занимаемая жидкостью в хранилище между двумя замерами, м

55 hp — уровень жидкости в хранилище по графику его заполнения, м;

hg — фактический (замеренный) уровень жидкости в хранилище, м;

Л з — время между двумя замерами, сут.

1576637

55

При пф > hp получают значение -Л Qi, что означает, что для ликвидации дебаланса производительность внутреннего дренажного контура 5 должна быть уменьшена, а при йф< hp получают значение + Ь 01, что означает, что для ликвидации дебаланса производительность внутреннего дренажного контура 5 должна быть увеличена.

Производительность внутреннего дренажного контура 5 увеличивают или уменьшают таким образом, чтобы .выполнялось условие

602> Л 01, где 02 — уменьшение (увеличение) уебита внутреннего дренажного контура, м /сут.

Регулирование производительности внутреннего дренажного контура 5 осуществляют задвижками, установленными на отводящем трубопроводе, увеличивая или уменьшая количество откачиваемой им воды на величину ЛQ . При этом в процессе регулирования дебита ведут замеры уровней воды 13 на внешнем 4 и внутреннем 5 дренажных контурах, контролируя постоянно соблюдение условия превышения напоров воды на внешнем дренажном контуре 4 по отношению к напорам на внутреннем дренажном контуре 5. Соблюдение этого условия обеспечивает гидродинамические предпосылки, состоящие в создании потока подземных вод в сторону хранилища 1 промышленных отходов, что исключает поступление фильтрующейся жидкости иэ хранилища 1 промышленных отходов во внешний дренажный контур 4. При строительстве хранилища 1 промышленных отходов в твердых (скальных или полускальных) породах 8, которые характеризуются филь- трационной анизотропией и существенной локальной фильтрационной неоднородностью, зона 3 повышенной трещиноватости перехватывает жидкость, инфильтрующуюся из хранилища 1 промышленных отходов по локальным трещинам, и отводит ее во внутренний дренажный контур 5, Таким образом, создание уклона подземных вод в сторону хранилища 1 промышленных отходов и локализация купола растекания жидкости из хранилища 1 промышленных отходов обеспечивают разделение потока подземных вод и фильтрующихся отходов. Поток подземных вод формирует водопритоки во внешний дренажный контур 4, а фильтрующиеся отходы и подземные воды в регулируемом объеме поступают во внутренний дренажный контур 5. Жидкость, дренируемую внутренним дренажным контуром 5, возвращают в хранилище 1 промышленных от5

40 ходов, а чистую подземную воду из внешнего дренажного контура 4 используют для технического или хозяйственно-питьевого водоснабжения.

Для уменьшения затрат на строительство хранилища 1 промышленных отходов используют отработанный карьер,. С целью уменьшения площадей, изымаемых из сельскохозяйственного землепользования, на месторождениях полезных ископаемых, разрабатываемых первоначально открытым, а затем подземными способами предлагаемый способ осуществляют следующим образом, Под отработанным карьером 14 (фиг,6), намеченным для складирования промышленных отходов, формируют зону 3 повышенной трещиноватости пород с границей 9 путем подземной разработки рудной залежи 15. После завершения подземных горных работ и прекращения процессов сдвижения горных пород на участке АВС дна и бортов карьера 14, подработанного зонами 16 беспорядочного обрушения и блокового сдвига пород с границей 17, формируют слабопроницаемый экран 18 (фиг.7). Затем сооружают внешний

4 дренажный контур (фиг,8). В качестве внутреннего дренажного контура 5 используют существующие подземные горные выработки и разбуренные из них скважины 19.

Подземные горные выработки, используемые в качестве внутреннего 5 дренажного контура, от остальных горных выработок ограждают водонепроницаемыми перемычками, в которых закладывают отводящие трубопроводы, оборудованные задвижками для регулирования дебита внутреннего дренажного контура 5.

Формула изобретения

1. Способ предотвращения загрязнения подземных вод промышленными отходами из хранилищ, размещенных в твердых породах, включающий сооружение до заполнения хранилища промышленными отходами дренажных устройств, откачку подземных вод, отвод дренируемой жидкости по водоводу, отличающийся тем, что, с целью уменьшения загрязнения окружающей среды путем локализации купола растекания промышленных отходов и разделения потока подземных вод и фильтрующихся. отходов, дренаж выполняют двухконтурным, причем до сооружения дренажных устройств формируют зону повышенной трещиноватости пород по замкнутому вокруг хранилища контуру, а водоприемную часть дренажных устройств внутреннего дренэжного контура располагают в образованной зоне повышенной трещиноватости пород, при этом внешний дренажный контур располагают за пределами зоны повышенной трещиноватости пород до заполнения хранилища промышленными отходами, посредством откачки воды иэ внутреннего и внешнего дренажных контуров понижают уровень подземных вод до образования под г хранилищем осушенной зоны пород, далее путем регулирования производительности дренажных контуров создают превышение напора на внешнем дренажном контуре по отношению к внутреннему, при этом в процессе заполнения хранилища промышленными отходами замеряют уровень жидкости в хранилище и поддерживают его путем изменения производительности дренажных контуров при одновременном выполнении условия превышения напоров воды на внешнем дренажном контуре по отноше-! we к внутреннему, а жидкость, откачиваемую внутренним дренажным контуром, О О возвращают в хранилище промышленных отходов.

2. Способпоп1,отл ичаю щийся

5 тем, что, с целью повышения эффективности работ путем уменьшения площадей, изымаемых из сельскохозяйственного землепользования, на месторождениях полезных ископаемых, разрабатываемых первона1О чально открытым путем, а затем подземным способом, зону повышенной трещиноватости пород формируют путем ведения подземных добычных работ под карьером, затем после завершения подземных горных

15 работ и прекращения процессов сдвижения горных пород на участке дна и бортов карьера, подработанном зонами беспорядочного обрушения и блокового сдвига пород, формируют слабопроницаемый экран, а в

20 качестве внутреннего дренажного контура используют существующие подземные горные выработки и разбуренные из них скважины. ,-о

1576637

А-4

10 5

Фиг. Ф .1 я 5сйсна5жения

1576637

Я

v V V v ч v v ч v ч

V ч v v v ч ч v v v ч ч

Фиг. 7

Аея 6ееоенойсениа

v y v y v v ч v v v v v v v

Фиг. 8 г

Составитель Р,Нагорная

Редактор А.Мотыль Техред M. Ìîðãåíòàë Корректор M.Ñàìáoðñêàÿ

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 1834 Тираж 544 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5