Способ добычи сапропеля со дна водоема

 

Применение: для разработки илистых грунтов, лечебных грязей из водоемов. Сущность изобретения: способ включает изоляцию части залежи с помощью трубы, вертикально опущенной и заглубленной в твердый грунт, удаление воды и добычу слоя сапропеля с ненарушенной структурой и естественной влажностью. После достижения твердого дна изоляцию нарушают (приподнимают трубу) и вновь добавляют сапропель. Цикл повторяют 2 - 3 раза, после чего трубу перемещают на соседний участок. 1 з. п. ф-лы.

Изобретение относится к добыче полезных ископаемых, а именно илистых грунтов, лечебных грязей.

Известен способ разработки полезных ископаемых из недр земли со дня моря путем вертикальной установки трубы с колпаком на дно моря, которые ограждают часть поверхности дна моря (водоема) через всю толщу воды; далее вода из локализованной зоны откачивается насосом и производится добыча полезных ископаемых [1] Недостаток изобретения состоит в том, что в прототипе изолируется только само дно моря от покрывающей воды, при этом разработка полезного ископаемого (рассола, нефти) ведется скважинным способом ниже дна моря.

Задача изобретения увеличение полноты выемки сапропеля с ненарушенной структурой при минимальных затратах, сохранение экологии и прилегающей поймы, а также ускорение сроков обезвоживания добытого сырья.

Указанная задача решается путем изоляции части залежи вместе с покрывающей водой с помощью трубы, удаления воды (с помощью плавающего насоса) и добычи слоя сапропеля с ненарушенной структурой и естественной влажностью. После достижения твердого дна изоляцию снизу нарушают, для чего трубу приподнимают на высоту 0,4-0,6 м (при меньшей высоте подъема трубы в нее мало поступает сапропеля, при большей много воды). В трубу сразу же поступает вода (ее периодически откачивают насосом) и выдавливается сапропель вследствие гидростатического давления столба воды и грунта вокруг трубы. Затем трубу снова опускают до твердого дна и ведут добычу сапропеля до появления воды. После этого трубу перемещают на соседний участок, удаленный на расстояние, равное диаметру (2R) депрессионной воронки, образованной в слое сапропеля вокруг участка добычи. Размер депрессионной воронки определяется экспериментально и зависит от мощности слоя сапропеля.

П р и м е р. Экспериментальная добыча сапропеля произведена в летний период 1991 г. в натурных условиях озера Рукавского Владимирской области. Сапропель добывали внутри отрезка металлической трубы длиной 4,1 м, вертикально опущенной в озере до твердого дна в двух точках прибрежной юго-восточной части озера.

Верхний край трубы оставался выше уровня воды в озере на 1,0-0,25 м. Толщина слоя поверхности воды составила 1,02-1,5 м. Мощность слоя сапропеля равна 2,5-2,8 м. Воду из трубы откачивали, затем добывали сапропель с естественной влажностью и ненарушенной структурой до глубины 1,5 м от поверхности залежи сапропеля. По мере углубления горизонта добычи отбирали штучные пробы сапропеля (взято 6-ть проб). Всего добыто 5-ть партий сапропеля объемом 800 л. Добытый материал транспортировали на берег в емкостях, где его поместили на опытную карту для обезвоживания. Начальная влажность сапропеля колебалась в пределах 86-94% Наблюдения за ходом обезвоживания на опытной карте размером 1,5 х 1,5 м продолжались 12 сут, в течение которых мощность слоя сапропеля уменьшилась с 0,34 до 0,23 м. При этом влажность сырья в поверхностном слое снизилась до 76-80% Такие высокие темпы обезвоживания в естественных условиях объясняются сохранением первичной структуры сапропеля (каркаса жесткости при добыче в изолированном объеме после предварительного удаления слоя покрывающей воды). Для обезвоживания сырья не требуются затраты энергии, кроме ворошения верхнего слоя. Характерно, что если не удается заглубить обсадную трубу до твердого дна, снизу поступает вода, которую периодически необходимо откачивать насосом (на поплавках), при этом сапропель слабо перемешивается с водой.

По достижении дна залежи трубу приподняли на высоту 0,42 м, после чего в трубу стал выдавливаться сапропель, уровень которого стабилизировался в течение 1 ч (наблюдения велись 7 ч), В результате вокруг трубы образовалась депрессионная воронка, радиус которой в данном случае равен 5-6 м (мощность слоя сапропеля 2,5-2,8 м, воды 1,02 м).

Практическое значение проведенного эксперимента и полученных результатов состоит в возможности обоснования альтернативного способа добычи и обезвоживания сапропеля в ресурсосберегающем режиме при сохранении экологии водоемов и пойменных земель. В результате внедрения предлагаемого способа можно отказаться от крупных прудов отстойников и сохранить площади плодородных земель.

При добыче сапропеля в изолированных объемах и неоднократном подъеме трубы вокруг нее образуется депрессионная воронка. Поэтому необходимо шаг перестановки добычного оборудования устанавливать равным диаметру (2R) этой воронки, что обеспечит полноту выемки полезного ископаемого при минимальных затратах.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ДОБЫЧИ САПРОПЕЛЯ СО ДНА ВОДОЕМА, включающий локализацию участка посредством вертикального опускания и заглубления до дна трубы, удаление из локализованного участка покрывающей воды и добычу сапропеля, отличающийся тем, что в процессе добычи трубу приподнимают на высоту 0,4 0,6 м и вновь устанавливают на прежнее место, повторяя цикл 2 3 раза, после чего трубу перемещают на новый участок.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что высота трубы в процессе добычи сапропеля превышает уровень воды в водоеме на 0,25 1 м.