Противофильтрационное устройство хранилищ различного назначения овражно-балочного типа

 

Изобретение относится к гидротехнике. Цель изобретения - улучшение эксплуатационных характеристик путем сохранения экологического равновесия в зоне хранилищ за счет обеспечения способности ориентированного приема и отвода подземных и поверхностных вод. Устройство содержит грунтовое основание 1, противофильтрационный пленочный элемент, подстилающий слой. Подстилающий слой снабжен водосборным коллектором 4. Он выполнен комбинированным: в ложе хранилища - из высокопроницаемого материала, например песчано-гравийной отсыпки, а на склонах 5 - из синтетического фильтрующего материала 6 с анизотропной водопроницаемостью во взаимно перпендикулярных направлениях. Эти полотнища уложены внахлест с направлением большей проницаемости по склону. Нижние его края заделаны в фильтрующий подстилающий слой ложа, а верхние - под наружный слой грунта 7. Пленочный элемент 8, сплошность которого обеспечивается склеиванием или свариванием полотен, уложен так, чтобы оставалась открытой часть синтетического фильтрующего материала между наружным слоем грунта и границей пленочного элемента. Концевые части 9 пленочного элемента прикреплены дискретно расположенными клеящими полосками 12 и 13 к синтетическому фильтрующему материалу на высоте, соответствующей абсолютной отметке форсированного подпорного уровня хранилища. На пленочном элементе уложен защитный слой 14. Полоса открытого синтетического фильтрующего материала вдоль склона принимает поверхностные сточные воды. Весь подстилающий слой за счет анизотропной проницаемости быстро с ориентацией по склону отводит паводковые и просачивающиеся на склон подземные воды за пределы хранилища, исключая подпор, подтопление. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si>s Е 02 В 3/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4? 10190/15 (22) 26.06.89 (46) 15.07.91. Бюл, М 26 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по осушению месторождений полезных ископаемых, специальным горным работам, рудничной геологии и маркшейдерскому делу (72) А,В,Зубова, О.Ф.Королева, В,И,Воронцов и И,И.Неляпин

{53) 627.8 {088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1186726, кл, Е 02 В 3/16, 1984, Авторское свидетельство СССР

М 1323642, кл. Е 02 В 3/16, 1986. (54) ПРОТИВОФИЛЬТРАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО ХРАНИЛИЩ РАЗЛИЧНОГО НАЗНАЧЕНИЯ ОВРАЖНО-БАЛОЧНОГО ТИПА (57) Изобретение относится к гидротехнике, Цель изобретения — улучшение эксплуатационных характеристик путем сохранения экологического равновесия в зоне хранилищ за счет обеспечения способности ориентированного приема и отвода подземных и поверхностных вод. Устройство содержит грунтовое основание 1, противофильтрационный пленочный элемент, подстилающий слой. Подстилающий слой снабжен водосборным коллектором 4, Он выполнен комбинированным: в ложе хранилища — из

Изобретение относится к гидротехнике и может быть использовано в водохозяйственной строительстве при создании противофильтрационных устройств хранилищ различного назначения, в основном овражно-балочного типа.

„„5U„„1663091 А1 высокопроницаемого материала, например песчано-гравийной отсыпки, а на склонах 5 — из синтетического фильтрующего материала 6 с анизотропной водопроницаемостью во взаимно перпендикулярных направлениях, Эти полотнища уложены внахлест с направлением большей проницаемости по склону. Нижние его края заделаны в фильтрующий подстилающий слой ложа, а верхние — под наружный слой грунта 7, Пленочный элемент 8, сплошность которого обеспечивается склеиванием или свариванием полотен, уложен так, чтобы оставалась открытой часть синтетического фильтрующего материала между наружным слоем грунта и границей пленочного элемента, Концевые части 9 пленочного элемента прикреплены дискретно расположенными клеящими полосками 12 и 13 к синтетическому фильтрующему материалу на высоте, соответствующей абсолютной отметке форсированного подпорного уровня хранилища. На пленочном элементе уложен защитный слой

14, Полоса открытого синтетического фильтрующего материала вдоль склона принимает поверхностные сточные воды. Весь подстилающий слой за счет анизотропной проницаемости быстро с ориентацией по склону отводит паводковые и просачивающиеся на склон подземные воды за пределы хранилища, исключая подпор, подтопление. 3 ил.

Цель изобретения — улучшение эксплуатационных характеристик путем сохранения экологического равновесия в зоне хранилищ эа счет обеспечения способности ориентированного приема и отвода поверхностных и подземных вод.

1663091!

30 яГ

50

На фиг, 1 представлено противофильтрационное устройство, поперечный вертикальный разрез; на фиг, 2 и 3 — варианты дискретного крепления пленочного элемента к материалу подстилающего слоя с помощью клеящих полосок, Прстивофильтрационное устройство содержит грунтовое основание 1 (фиг, 1), подстилающий слой, который выполнен комбинированным: в ложе 2 хранилища — из высо соп роницаемого фильтрующего материала 3, напримео фильтровой отсыпки с коэффициентом фильтрации, превышающим коэффициент фильтрации грунта в 100 и более раз, причем в ее нижней части размещен .водосборный коллектор 4, на склонах 5 — из синтетического фильтру, ощего материала 6 с анизотропной во взаимно перпендикулярных направлениях водопроницаемостью, Синтетический фильтруюший материал

6 в виде гибких полотнищ уложен в направлении Blo большей водопроницаемости Во склону, причем для обе-печения гидравлической связи ни.кние его края заделаны в фильтрующий материал 3 ложа 2, а верхние — под наружный слой грунта 7. На подстилающий слой (фильтрующий материал 3 и синтетический фильтрующий маTBpNBJI 6) уложен противофильтрационный пленочный элемент 8- скленные пленочные полотнища, наг ример из по .иэтилена, Герметичность пленочного (полиэтиленового) элемента обеспечивается любым известным сгособом, например склеиванием, сваркой, Концевые части 9 пленочного элеMBI ITB 8 oGcfloJIO>KGHbI нэ DblcoTB h QT Ao>KG хранилища, соответствующей отметке 10, которая рассчитывается по известным методикам. При этом между нару>кным слоем 7 и концевой частью 9 пленочного элемента 8 остается открытая часть 11(пояс) синтетического фильтрующего материала. Концевая часть 9 пленочного элеманта 8 прикреплена к подстилающему полотнищу синтетического фильтрующего материала 6. дискретно с помощью клеящих полосок 12 с шагом т1 (фиг. 2) или полосок 13 {фиг, 3) с шагом 12, приклеенных или приваре .-;ных к, синтетическому фильтрующему материалу 6, Пленочный элемент 8 покрыт защитным слоем 14, предохраняющим его от механических повреждений и усиливающим противофильтрационный эффект, Слой 14 может быть представлен, например, уплотненным глинистым грунтом с цементиру ощими добавками.

Противофильтрационное устройство работает следующим образом.

Грунтовая вода 15 из водоносного горизонта 16 просачивается на склон 5 грунтового основания хранилища, принимается синтетическим фильтрующим материалом 6 подстилающего слоя и транспортируется в фильтрующий материал 3 подстилающего слоя, Полотнища синтетического фильтрующ..го материала могут быть представлены нетканым или тканым синтетическим материалом любой требуемой водопроницаемости в заданном направлении (причем вадопроницаемость различается e продольном и поперечном направлениях полотнищ), H„"„склон полотнища синтетического фильтрующего материала укладывают внахлсст для исключения суффоэии грунтового основания и попадания между ними засоряюших материалов и предметое. Кроме того, в местах более интенсивного просачивания грунтовых вод соответственно укладывают синтетический фильтрующий материал большей проницаемости >у, определяемой следующим соотношением:

=- K p / Кс 1 00, где К;, — коэффициент фильтрации материала;

Kn — коэффициент фильтрации водовмещающих пород (м/суI j, Благодаря энизотропии этого материала, а именно более высокой проницаемости слоя синтетического филь,рующего материала по клон,:, чем вдоль него, вода беспрепятственно, т.е. в приближенных к естес.IBBHHbIM условиях разгрузки водоносного горизонта (открытый склон), отводится в одном направлении сверху вниз в фильтрующий материал 3 ложа 2. Материал 3 может быть представлен, например, песчаногравийной смесью (Kc 100 Кс, где Kc— коэффициент фильтрации смеси; Кс — коэффициент фильтрации грунтового основания) или гранулированным полимером (напримео, полистиролом). Далее вода через водосборный коллектор 4 отводится в нижний бьеф плотины (не показан). Поверхностный сток, стекая к открытой части 11 синтетического фильтрую цего материала, принимается ею и сбрасывается через фильтрующий подстилающий слой и коллектор 4 за плоти ; .у. Водопроницаемость открытой части синтетического фильтрующего материала, площадь ее поперечного сечения должны обеспечить I..lèBì и отвод максимального для местных условий объема поверхностного стока, В каждом конкретном случае параметры пояса могут оыть рассчитаны.

Одновременно открытая часть синтетического фильтрующего материала выполняет функцию фильтра грубой очистки поверхностных вод и в случае необходимости может

1663091

10

50

55 с быть подвергнута регенерации, Для хранилищ, аккумулирующих отходы без вредных примесей, величина открытой части синтетического фильтрующего материала может увеличиваться за счет крепления сплошного пленочного элемента на меньшей высоте h, соответствующей абсолютной отметке нормального подпорного уровня (НПУ) 17, Б этом случае в экстремальной ситуации, когда положение уровня воды в хранилище превысит НПУ, вода свободно принимается открытой частью синтетического фильтрующего материала и отводится подстилающим слоем устройства.

Кроме того, не прикрытая пленкой часть синтетического фильтрующего материала сохраняет контакт поверхности склона с атмосферой, тем самым не препятствует естественному капиллярному поднятию и испарению грунтовых вод.

Для надежности крепления верхнего края синтетического фильтрующего материала глубина и протяженность заделки под слой подбираются с учетом превышения весом пригружающего наружного слоя максимального веса влажных свисающих полотнищ синтетического фильтрующего материала и пленочного элемента, Пример. Хвостохранилище сооружается в балке глубиной 28 м, Высота заполнения промышленными отходами 20 м, что соответствует отметке нормального подпорного уровня. Отметка форсированного подпорного уровня соответствует высоте

21,5 м, Уклон боковых склонов хвостохранилища в среднем равен 1:3. Коэффициент фильтрации подстилающего материала отсыпки в ложе хвостохранилища из песчаногравийной смеси 30 м/сут и синтетического фильтрующего материала на склонах 25 м/сут (в качестве синтетического фильтрующего материала можно использовать фторлоновую ткань, арт, 22295), проницаемость последнего определялась при фильтрации сульфидных и несульфидных пульп, т.е. совместно со слоем осадка.

Подготовка основания под экранирующее устройство осуществляется грейдером путем выравнивания поверхности грунта и уртройства водосборного коллектора. Затем в ложе хранилища отсыпают подстилающий фильтровый слой толщиной 20-30 см из песчано-гравийной смеси с последующим его выравниванием и укладкой сверху полотнищ полиэтиленовой пленки внахлест с соединением их сваркой или клейкой, Сверху-пленки укладывают защитный слой мощностью 0,5-1 м из заранее приготовленного и сложенного у границ начального участка глинистого грунта.

Работы начинают от поперечного створа в наиболее пониженной части экранируемой площади и ведут в направлении проектируемой отметки заполнения хранилища. На последней стадии у границ сооружения устройства под отсыпку фильтрового слоя на длину (глубину) 1,5-2 м укладывают полотнища синтетического фильтрующего материала с нахлестом и выводом их на склоны хранилища для последующей заделки под наружный слой грунта. После этого продолжают укладку пленочного элемента на синтетический фильтрующий материал и устройство защитного слоя. Затем приклеивают пленочный элемент к синтетическому фильтрующему материалу дискретно снизу вверх по склону через каждые 1,5 м, длина полосок приклеивания 1-2 м(соединение отдельных полотен синтетического фильтрующего материала между собой производится по несколько штук с последующей заделкой под наружный слой грунта известными способами).

Если при внезапном поступлении воды в хвостохранилище (ливень) в течение 2 ч отметка уровня воды достигает уровня форсировки то приток s этом случае составляет

42804 м /сут. Этот приток может быть собран и отвецен фторлоном площадью S =

= 1682,55 м . Периметр P хвостохранилища приблизительно 360 м. В таком случае длина материала от края пленочного полотна до наружного слоя грунта должна быть не менее S P = 4,7 м. Устройство способно собрать и отвести 3570 м воды в течение 2 ч, т.е. по мере поступления ливневого потока.

Материал характеризуется высокой открытой пористостью — до 4%, число нитей основы 44, утка — 34 в 1 сгл, диаметр нитей 200 мкм.

Размеры пор по направлению основы и утка отличаются в 3,5 раза. Такая степень анизодиаметричности пор является характеристикой анизотропии проницаемости, Теоретическая проницаемость фторлона

687 м/сут.

Таким образом, материал выбран с большим запасом проницаемости.

Способность подстилающего слоя противофильтрационного устройства принимать подземные и поверхностные воды и целенаправленно быстро (за счет ориентированной проницаемости) отводить их за пределы хранилищ предотвращает подьем уровня грунтовых вод, подтопление и заболачивание прилегающей территории, обеспечивает естественный уклон уровней грунтовых вод вдоль склона, сохраняя естественный режим фильтрации и разгрузки подземных вод на прилегающей к хвостохранилищу территории, 1663091 тб б, У Ф

Составитель P.Íàãîðíàÿ

Редактор Л. Веселовская Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор M,Êó÷åðÿâàÿ

Заказ 2241 Тираж 390 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

Формула изобретения

Противофильтрационное устройство хранилищ различного назначения овражно-балочного типа, включающее грунтовое основание, подстилающий слой, противофильтрационный пленочный элемент с защитнымслоем,отл ича ю щееся тем, что, с целью улучшения эксплуатационных характеристик путем сохранения экологического равновесия в зоне хранилищ эа счет обеспечения способности ориентированного приема и отвода поверхностных и подземных вод, подстилающий слой снабжен водосборным коллектором и выполнен комбинированным: в ложе хранилища — из высокопроницаемого фильтрующего материала, а по склону — из полотнищ синтетического фильтрующего с анизотропной водопроницаемостью во взаимно перпендикулярных направлениях материала, уложенного по склону хранилища и ориентированного по его уклону направлением большей водопроницаемости, причем

5 нижние края полотнищ синтетического фильтрующего материала заделаны в фильтрующий материал ложа, а верхние — под наружный слой грунта, концевые части противофильтрационного пленоч10 ного элемента прикреплены к подстилающему слою. расположенному на склонах хранилища, с помощью дискретно размещенных клеящих полосок, верхний край пленочного противофильтрационного эле15 мента расположен на незатопляемом участке склона с оставлением открытым участка синтетического фильтрующего материала между краем противофильтрационного пленочного элемента наружным слоем грунта.