Способ возведения золоотвала в условиях вечной мерзлоты
Владельцы патента RU 2449083:
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования Сибирский федеральный университет (СФУ) (RU)
Изобретение относится к гидротехническому строительству, в частности к золоотвалам, и может быть использовано при складировании отходов промышленных предприятий преимущественно в условиях вечной мерзлоты. Предложенный способ включает отсыпку дополнительной дамбы 2 на подготовленное известными способами естественное основание 1. Далее в дополнительной дамбе устанавливают мерзлотную завесу 3, образованную системой термосифонов 4. При этом термосифоны 4 заглублены в водонепроницаемый слой льдонасыщенных грунтов 5 основания 1. Дополнительную дамбу 2 промораживают в холодный период года. Затем отсыпают ограждающую дамбу 6, примыкающую к дополнительной дамбе 2. В ограждающей дамбе 6 устанавливают мерзлотную противофильтрационную завесу 7 в виде системы термосифонов 8. Далее по гребню ограждающей дамбы 6 прокладывают пульпопроводы 9 с пульповыпусками 10. Дополнительная дамба 2 разделяет емкость золоотвала на две емкости с образующимися под ними во время эксплуатации золоотвала двумя локальными чашами 11 оттаивания меньшей глубины. В процессе намыва и осветления пульпы на дне емкости формируется слой золошлаковых отходов 12. При этом одновременно под ним и формируются локальные чаши 11 оттаивания. Данный способ позволяет повысить экологическую безопасность и надежность золоотвала. 2 ил.
Изобретение относится к гидротехническому строительству, в частности к золоотвалам, и может быть использовано при складировании других отходов промышленных предприятий, преимущественно в условиях вечной мерзлоты.
Известен способ возведения золоотвала мерзлого типа (Рекомендации по проектированию сооружений хвостохранилищ в суровых климатических условиях / ВНИИ ВОДГЕО. - М.: Стройиздат, 1977, с.66-68), при котором отсыпают ограждающую дамбу и промораживают ее естественным путем перед началом эксплуатации.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ возведения золоотвала в условиях вечной мерзлоты (Сысоев Ю.М., Кузнецов Г.И. Проектирование и строительство золоотвалов. - М.: Энергоатомиздат, 1990, с.134-137), включающий отсыпку ограждающей дамбы на естественное основание по внешнему периметру емкости с установленной в ней мерзлотной противофильтрационной завесой в виде системы термосифонов.
Недостатками этих способов возведения золоотвала, ограничивающих область их применения, являются глубокое оттаивание основания в центральной части емкости даже при значительной глубине завесы (из отечественного опыта - до 42 м), выход границы чаши оттаивания за пределы верхнего слоя основания, преимущественно сложенного льдонасыщенными грунтами, практически водонепроницаемыми, и опускание этой границы до нижних слоев, состоящих из менее льдистых грунтов, не обладающих достаточной водонепроницаемостью в мерзлом состоянии. Неограниченное развитие этого процесса будет сопровождаться фильтрацией из золоотвала несмотря на сколь угодно сложную конструкцию замораживающей системы и глубину мерзлотной завесы и, как следствие, уменьшением экологической безопасности и надежности сооружения.
Техническим результатом изобретения является повышение экологической безопасности и надежности золоотвала.
Задача для достижения технического результата решается тем, что в способе возведения золоотвала в условиях вечной мерзлоты, включающем отсыпку на естественное основание ограждающей дамбы по внешнему периметру емкости с установленной в ней мерзлотной противофильтрационной завесой в виде системы термосифонов, согласно изобретению, вначале отсыпают дополнительную дамбу, устанавливают в ней мерзлотную завесу, образованную системой термосифонов, заглубленных в водонепроницаемый слой льдонасыщенных грунтов основания, промораживают ее, а затем отсыпают ограждающую дамбу, примыкающую к дополнительной дамбе, разделяющей емкость золоотвала на две емкости с образующимися под ними во время эксплуатации золоотвала двумя локальными чашами оттаивания меньшей глубины.
На фиг.1 представлен поперечный разрез золоотвала; на фиг.2 - план золоотвала.
На подготовленное известными способами естественное основание 1 отсыпают дополнительную дамбу 2, устанавливают в ней мерзлотную завесу 3, образованную системой термосифонов 4, заглубленных в водонепроницаемый слой льдонасыщенных грунтов 5 основания 1. Дополнительную дамбу 2 промораживают в холодный период года. Затем отсыпают ограждающую дамбу 6, примыкающую к дополнительной дамбе 2, в ограждающей дамбе 6 устанавливают мерзлотную противофильтрационную завесу 7 в виде системы термосифонов 8. По гребню ограждающей дамбы 6 прокладывают пульповоды 9 с пульповыпусками 10. Дополнительная дамба 2 разделяет емкость золоотвала на две емкости с образующимися под ними во время эксплуатации золоотвала двумя локальными чашами 11 оттаивания меньшей глубины. Локальные чаши 11 оттаивания с боков ограничиваются мерзлотной завесой 3 в дополнительной дамбе 2 и мерзлотной противофильтрационной завесой 7 ограждающей дамбы 6, а снизу льдонасыщенным грунтом 5, в мерзлом состоянии водонепроницаемым, что позволяет уменьшить глубину оттаивания локальных чаш 11 оттаивания, тем самым исключить фильтрацию промышленных стоков из золоотвала в нижние водопроницаемые слои и, как следствие, загрязнение окружающей среды. В результате обеспечивается экологическая безопасность и устойчивость золоотвала.
Эксплуатация золоотвала осуществляется следующим образом.
После завершения строительства дамб 2 и 6, создания в них мерзлотных завес 3 и 7 начинается заполнение емкости золоотвала золошлаковой пульпой через пульповыпуски 10 пульпопровода 9. В процессе намыва и осветления пульпы на дне емкости формируется слой золошлаковых отходов 12; одновременно под ним формируются локальные чаши 11 оттаивания, развитие которых в стороны ограничено мерзлотными завесами 3 и 7, а снизу - льдонасыщенным грунтом 5. Слой золошлаковых отходов 12 оказывает дополнительное теплоизолирующее влияние и тем самым замедляет процесс развития локальных чаш 11 оттаивания.
Способ возведения золоотвала в условиях вечной мерзлоты, включающий отсыпку на естественное основание ограждающей дамбы по внешнему периметру емкости с установленной в ней мерзлотной противофильтрационной завесой в виде системы термосифонов, отличающийся тем, что вначале отсыпают дополнительную дамбу, устанавливают в ней мерзлотную завесу, образованную системой термосифонов, заглубленных в водонепроницаемый слой льдонасыщенных грунтов основания, промораживают ее, а затем отсыпают ограждающую дамбу, примыкающую к дополнительной дамбе, разделяющей емкость золоотвала на две емкости с образующимися под ними во время эксплуатации золоотвала двумя локальными чашами оттаивания меньшей глубины.
