Способ гидроотвалообразования

Авторы патента:

E02B7/06 - земляные плотины; плотины из каменной наброски

Владельцы патента RU 2526874:

Федотенко Виктор Сергеевич (RU)
Лаптева Марина Игоревна (RU)
Кононенко Евгений Андреевич (RU)

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для повышения эффективности разработки вскрышных пород карьеров гидромониторно-землесосным способом. Способ включает следующие процессы: возведение упорной призмы, сооружение разводящего пульпопровода, прием и намыв гидросмеси, формирование пруда-отстойника, осветление, накопление и хранение в нем технической воды, сброс, забор и возврат технически чистой воды в систему оборотного водоснабжения. Пруд-отстойник для хранения резерва оборотной воды и окончательного осветления гидросмеси из центральной зоны гидроотвала формируют за контурами гидроотвала. Обеспечивается повышение приемной способности и устойчивости гидроотвала. 2 ил.

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для повышения эффективности разработки вскрышных пород карьеров гидромониторно-землесосным способом.

Известен способ гидроотвалообразования, включающий сооружение упорной призмы; сооружение разводящего пульпопровода; прием и намыв гидросмеси; формирование в центре гидроотвала пруда-отстойника для осветления, накопления и хранения в нем сезонного запаса технической воды и системы сброса, забора и возврата технически чистой воды для оборотного водоснабжения (Нурок Г.А. Процессы и технология гидромеханизации открытых горных работ. - 2-е изд., перераб. и доп. - М. Недра, 1979. - 549 с.).

Недостатками данного технического решения являются относительно высокая землеемкость этого способа гидроотвалообразования, которая обусловлена низкой устойчивостью гидроотвала из-за постоянного увлажнения уложенных пород водой из пруда-отстойника, а его наличие в границах гидротехнического сооружения с запасом оборотной воды для возмещения технологических потерь за сезон, дополнительно снижает приемную способность. Указанные недостатки обуславливаются наличием в центре гидроотвала пруда-отстойника, который выполняет две основные функции:

- осветление гидросмеси - улавливание и осаждение мелких фракций;

- обеспечение запасов воды для организации оборотного водоснабжения, которое обычно применяют на карьерах, и возмещения технологических потерь воды в гидроотвалах.

Формирование пруда-отстойника подразумевает размещение в теле гидроотвала весьма значительного объема воды, что влечет дополнительное нагружение упорной призмы. Означенное нагружение носит непроизводительный характер, так как оно напрямую не связано с размещением вскрышных пород, а носит вспомогательный характер (что очевидно из перечисленных выше функций пруда-отстойника). Также следует отметить, что пруд-отстойник занимает значительное пространство в теле гидроотвала, что уменьшает его приемную способность. Для верной оценки емкости пруда-отстойника следует иметь в виду, что она учитывает производительность водозаборного устройства и баланс воды в гидроотвале. Баланс воды в отвале требует учитывать объем пород, укладываемых в гидроотвал, их пористость (практически не возвращаемая вода в порах - «хоронится»), потери воды на испарение и фильтрацию в забое.

Иными словами, пруд-отстойник, размещенный в центре гидроотвала, согласно известному способу не позволяет полностью использовать емкость гидроотвала для размещения вскрышных пород, при этом снижая его устойчивость.

Техническим результатом, на решение которого направлено заявляемое изобретение является повышение приемной способности и устойчивости гидроотвала.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе гидроотвалообразования, включающем возведение упорной призмы, сооружение разводящего пульпопровода, прием и намыв гидросмеси, формирование пруда-отстойника, осветление, накопление и хранение в нем технической воды, сброс, забор и возврат технически чистой воды в систему оборотного водоснабжения, согласно заявляемому изобретению, пруд-отстойник формируют за контурами гидроотвала, где хранится резерв оборотной воды и окончательно осветляется гидросмесь из центральной зоны гидроотвала.

Заявляемый способ гидроотвалообразования поясняется чертежами, где на фиг.1 показан традиционный способ гидроотвалообразования; на фиг.2 показан заявляемый способ гидроотвалообразования, где: I - упорная призма; II - промежуточная зона; III - центральная зона; 1 - дамба первичного обвалования; 2 - дамба вторичного обвалования; 3 - разводящий пульпопровод; 4 - водоотводящая труба; 5 - шандорный колодец; 6 - основание; 7 - возможные кривые скольжения; 8 - пруд-отстойник; 9 - илистые частицы; 10 - насосная станция; 11 - водовод для подачи воды в забой.

Заявляемый способ осуществляют следующим образом. Возводят упорную призму - I. После размыва гидромонитором вскрышных пород гидросмесь подают в гидроотвал по заранее сооруженному разводящему пульпопроводу 3. Осуществляют прием и намыв гидросмеси в промежуточной зоне II. В процессе движения гидросмеси от упорной призмы I до центральной зоны III в направлении к шандорному колодцу 5 в процессе самотечного гидротранспорта и сегрегации из гидросмеси выпадают (осаждаются) гравийные, песчаные, глинистые и частично илистые частицы. Недостаточно осветленная техническая вода с некоторым количеством илистых частиц, пройдя через шандорный колодец 5, по водоотводящей трубе 4 поступает в расположенный отдельно, за контурами гидроотвала, пруд-отстойник 8. После окончательного осветления и осаждения в нем илистых частиц 9 технически чистую воду забирают насосной станцией 10 и по водоводу 11 подают в забой к гидромониторам.

Пример конкретного выполнения способа.

Заявляемый способ был осуществлен в Филиале ОАО «УК Кузбассразрезуголь» на «Краснобродском угольном разрезе» при разработке вскрышных пород на участке №6 и намыве гидросмеси в гидроотвал бывшего разреза «Новосергеевский», емкость которого была недостаточна для размещения всего объема пород по проекту. Участок №6 - это часть поля разреза «Новосергеевский», где ранее велись горные работы открытым способом. Для того чтобы дорабатывать участок было решено применить гидромеханизацию. Была возведена упорная призма. Отвал много лет не работал. Он был сухой и зарос кустарником. При помощи бульдозера была поднята дамба обвалования - упорная призма примерно на 2-2,5 м. Далее на участке №6 был осуществлен размыв рыхлых вскрышных пород одновременно с наносами гидромонитором ГМД-250М произведен размыв навалов вскрышных пород, образованных при отработке выходов пластов угля с применением драглайнов, которые вовлекли в отработку выветренные аргиллиты и алевролиты. Плотность твердого материала составляет ρ_т=2640-2650 кг/м³, пористость породы m=38,8-26,4%.

Далее по разводящему пульпопроводу Д_у720 (максимальная протяженность трубопровода 6100 м, геодезическая высота подъема гидросмеси Н_г=29 м) при помощи насосов ГрТ-4000/71 гидросмесь была подана в гидроотвал, где был осуществлен ее прием и размещение вдоль упорной призмы (дамбы обвалования) путем рассредоточенного намыва на пляж с помощью выпусков, оснащенных шиберной задвижкой. В процессе движения гидросмеси от упорной призмы до центральной зоны в направлении к шандорному колодцу, размещенному в центральной зоне гидроотвала, в процессе самотечного гидротранспортирования и сегрегации наблюдалось выпадение из гидросмеси гравийных, песчаных, глинистых, а также илистых частиц. Далее техническая вода из центральной зоны гидроотвала, проходила через шандорный колодец и по заложенной до намыва гидросмеси водоотводящей трубе поступала в пруд-отстойник, расположенный у нижнего бьефа первоначальной упорной призмы гидроотвала, на расстоянии не более 75-100 м. В нем техническая вода окончательно осветлялась, и затем ее забирали насосной станцией (насосы Д 6300-82 и ЦН 3000-197) и по водоводу подавали в забой к гидромониторам.

При этом гидросмесь была подана в таком объеме, что пруд-отстойник, располагавшийся ранее в теле гидроотвала, был заполнен гидросмесью, что позволило увеличить вместительность гидроотвала не менее чем на 2,5 млн. м³, одновременно из гидроотвала было отведено аналогичное количество воды, что позволило обеспечить его необходимую устойчивость.

Предлагаемый способ позволяет повысить приемную способность и устойчивость гидроотвала за счет раздельного расположения намываемых пород и водоема (прудка-отстойника) технологической воды. Отдельно расположенный пруд-отстойник, по сравнению с его размещением внутри гидроотвала, легко ликвидируется при рекультивации или может использоваться в рекреационных целях.

Способ гидроотвалообразования, включающий возведение упорной призмы, сооружение разводящего пульпопровода, прием и намыв гидросмеси, формирование пруда-отстойника, осветление, накопление и хранение в нем технической воды, сброс, забор и возврат технически чистой воды в систему оборотного водоснабжения, отличающийся тем, что пруд-отстойник формируют за контурами гидроотвала, где хранится резерв оборотной воды и окончательно осветляется гидросмесь из центральной зоны гидроотвала.

Изобретение относится к области гидротехнического строительства, а именно к конструкциям плотин из местных материалов. Каменная плотина содержит противофильтрационный элемент в виде грунтоцементобетонного экрана, покрытого пленкой.

Способ намыва земляных сооружений // 2516339

Изобретение относится к области мелиоративного и водохозяйственного строительства. Цель изобретения - очистка водных объектов от донных отложений с одновременным возведением защитных дамб.

Способ устройства зигзагообразной противофильтрационной диафрагмы с промежуточными швами из бентонитовых матов (глиноматов) // 2515633

Изобретение относится к области гидротехнического строительства и может быть использовано при строительстве противофильтрационных диафрагм грунтовых плотин. Способ включает обустройство промежуточных швов противофильтрационной диафрагмы на гребне отсыпаемых слоев грунтовой плотины по заранее спланированным откосам в невысоких грунтовых плотинах высотой менее 30 м.

Способ образования техногенного месторождения // 2513816

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к способам ведения горных работ. Техническим результатом является разделение укладываемых в отвал пород на различные типы, обеспечение сохранности полезных свойств складируемых пород, сокращение времени на подготовку отвала при его последующей разработке в качестве техногенного месторождения.

Гидроотвал с незамерзающей дренажной системой // 2504614

Изобретение относится к гидротехническому строительству, в частности к возведению гидроотвалов промышленных отходов. Гидроотвал включает ограждающую дамбу, утепляющую дренажную пригрузку на низовом откосе дамбы и расположенные под пригрузкой дренаж и дренажный выпуск.

Способ намыва земляных сооружений // 2500853

Изобретение относится к области мелиоративного и водохозяйственного строительства. Способ возведения узкопрофильных дамб осуществляется подачей пульпы в намываемое сооружение одновременно из основного и двух распределительных пульпопроводов.

Способ возведения намывной ограждающей дамбы // 2498008

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при возведении гидроотвалов для складирования отходов, например золоотвалов, хвостохранилищ и шламонакопителей обогатительных фабрик.

Резервный водосброс грунтовой плотины // 2498007

Изобретение относится к области гидротехнического строительства и может быть использовано для обеспечения безопасного пропуска чрезвычайного паводкового расхода в условиях угрозы перелива воды через гребень грунтовой плотины.

Способ наращивания дамбы гидроотвала // 2486310

Изобретение относится к области горного дела и может быть использовано при возведении гидроотвалов для складирования отходов, например золоотвалов, хвостохранилищ и шламонакопителей обогатительных фабрик.

Плотина из грунтовых материалов // 2486309

Изобретение относится к области гидротехнического строительства, а именно к эксплуатации сооружений в условиях северной строительно-климатической зоны. .

Грунтовая плотина // 2528700

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано при возведении плотин на термопросадочных вечномерзлых основаниях в условиях Крайнего Севера. Грунтовая плотина включает тело, основание с верхним слоем льдонасыщенного грунта, дренажные прорези и трубчатые дрены. Дренажные прорези выполнены на глубину верхнего слоя льдонасыщенного грунта основания перед верховым и перед низовым откосом тела. На дно последней прорези уложена трубчатая дрена. Обеспечивается эффективное дренирование оттаивающего мерзлого основания плотины при строительстве грунтовой плотины в зоне вечной мерзлоты. 1 ил.

Устройство для проведения эксплуатационного мониторинга низконапорных земляных плотин // 2531209

Изобретение относится к гидротехническому строительству. Устройство включает раму 1, антенные блоки 6, расположенные по периметру рамы 1, и датчик движения 5. Устройство навешено на движитель 7 с гидроприводом 8, который перемещается по гребню плотины, с находящимся в нем обрабатывающим модулем 4. Гидропривод 8 позволяет устанавливать раму 1, состоящую из двух частей, соединенных с помощью шарниров 2, в рабочее положение для перемещения ее по верховому откосу. Обеспечивается возможность выявления дефектов и повреждений как самого защитного покрытия по верховому откосу, так и состояния грунта, составляющего тело плотины, расположенного под ним, на образование разуплотнений и просадки на ранней стадии их образования. Повышается качество проведения эксплуатационного мониторинга, а наличие движителя с гидроприводом позволяет значительно ускорить проведение обследования низконапорных земляных плотин. 1 ил.

Способ наращивания хвостохранилищ // 2542146

Изобретение предназначено для использования в гидротехническом строительстве, в частности для создания дамб хвостохранилищ в районах со значительной техногенной нагрузкой на водные объекты. Способ включает подготовку основания под дамбу и укладку грунтового материала в тело дамбы. В качестве грунтового материала используют техногенные донные отложения загрязненных водных объектов, обладающие допустимой по водохозяйственным расчетам фильтрационной способностью и достаточной прочностью. Техногенные донные отложения предварительно подготавливают обезвоживанием в контейнерах из геотекстильного материала до влажности 40-50% и уплотнением под действием собственного веса на специально подготовленной площадке. После чего осуществляют доставку контейнеров с обезвоженным осадком к месту строительства автосамосвалами и укладку автокранами контейнеров послойно. Перспективным направлением является использования данного способа в районах крайнего севера, так как на этих территориях, как правило, отсутствуют в достаточном количестве грунтовые материалы, пригодные для создания противофильтрационных элементов. Местные материалы, используемые для отсыпки тела дамбы, находятся в многолетнемерзлом состоянии и их использование вызывает значительные трудности. Обеспечивается утилизация разнородных техногенных донных отложений, повышается экологичность и безаварийность эксплуатации дамб, устойчивость возводимых сооружений. Снижаются фильтрационные потери, сроки строительства, сведены к минимуму сложность и трудоемкость ведения работ.

Каменно-набросная плотина на скальном основании с диафрагмой // 2546171

Изобретение относится к области гидротехнического строительства и может быть использовано при возведении каменно-набросных плотин на реках в труднодоступных районах с ограниченными ресурсами природных строительных материалов, пригодных для устройства противофильтрационного элемента. Диафрагма каменно-набросной плотины на скальном основании 1 выполнена в центральной зоне путем заполнения водоупорным материалом продольной полости, образованной между установленными одна на другую впритык сборными панелями 5. Продольная технологическая полость сформирована путем размещения сборных панелей 5, опирающихся на вертикально установленные металлические трубчатые стойки или металлические стойки 3 с продольными пазами, например двутавры, швеллера, рельсы, соединенные между собой стержнями 4 в единый каркас, обеспечивающий общую устойчивость диафрагмы в строительный период. Металлические трубчатые стойки 3 выполнены с отверстиями для инъектирования поярусно водоупорного и пластичного материала 6 диафрагмы, заполненной сначала скальным крупнообломочным материалом. Повышается безопасность каменно-набросной плотины, размещаемой между крутыми скальными берегами в узком створе, с характерно высокими паводковыми уровнями в реке, сокращаются сроки строительства. 1 ил.

Грунтовая плотина // 2550885

Изобретение относится к области гидротехнического строительства, в частности к строительству высоконапорных плотин из местных строительных материалов с негрунтовыми противофильтрационными элементами. Грунтовая плотина содержит в качестве противофильтрационного элемента утолщенную бетонную диафрагму 1. От бетонной подушки 10 диафрагма 1 отделена периметральным швом 11 и через интервалы по высоте в ней устроены продольные инспекционные галереи 5. На верховой грани бетонной диафрагмы 1 устроены горизонтальные швы-надрезы, 9 замыкаемые на инспекционные галереи 5, которые препятствуют раскрытию швов в сторону нижнего бьефа. Часть бетонной диафрагмы 1, расположенная над ее фундаментной частью, выполнена из укатанных послойно особо жестких бетонных смесей. На верховой грани диафрагмы 1 также устроен экран 7 из асфальтобетона или обогащенного цементным раствором укатанного бетона. Бетонная диафрагма 1 разрезана на отдельные секции вертикальными осадочно-деформационными швами 8. Обеспечивается повышение прочности противофильтрационного элемента плотины и возможность проведения требуемого ремонта. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Способ оценки качества послойного уплотнения возведенных земляных насыпей автомобильных, железных дорог и плотин гидротехнических сооружений // 2551088

Изобретение относится к гидротехническому, мелиоративному, дорожному и другим видам строительства, где необходимо оценить качество насыпей и искусственных оснований. При реализации способа предварительно проводят статическое, динамическое или вибрационное зондирование в выбранных точках на глубину от 1 м относительно верха насыпи. Одновременно отбирают образцы уплотненного грунта ненарушенной структуры для определения влажности и плотности скелета указанного грунта из нескольких пробуренных скважин в точках на расстоянии не более 1 метра в плане от точек зондирования. На отобранных образцах грунтов из тела уплотненной насыпи проводят лабораторные исследования стандартного уплотнения с определением коэффициента уплотнения в зависимости от плотности скелета грунта. Выполняют построение корреляционной зависимости между указанными значениями коэффициента уплотнения и значениями сопротивления проникновению стандартного конуса в грунт при зондировании с учетом ранее выполненных в лаборатории определений с последующей оценкой качества уплотнения выполненной земляной насыпи. Технический результат состоит в повышении точности определения и выявлении зон недоуплотненного грунта для его последующего локального доуплотнения. 2 з.п. ф-лы.

Сейсмостойкая грунтовая плотина, возводимая в широких створах // 2556896

Изобретение относится и гидротехническому строительству, а именно к грунтовым плотинам, возводимым в районах с повышенной сейсмичностью. Задача изобретения - удешевление конструкции и повышение гасящей способности сейсмоизолирующего слоя грунтовой плотины. Сейсмостойкая грунтовая плотина, возводимая в широких створах, включает верхнюю основную часть тела плотины и расположенный между верхней основной частью тела плотины и основанием сейсмоизолирующий слой тела плотины, динамические характеристики которого существенно отличаются от таковых грунта основной части тела плотины. Сейсмоизолирующий слой формируется путем установки в этом слое включений в виде однотипных утилизированных металлокордных покрышек от большегрузных автомобилей, полости которых заполнены гумбрином. Покрышки располагаются горизонтально с равным шагом в шахматном порядке в горизонтальной плоскости. В вертикальной плоскости покрышки также располагаются с равным шагом в шахматном порядке с количеством рядов не менее двух. Конструктивные особенности предложенной конструкции сейсмоизолирующего слоя позволяют более эффективно ослаблять сейсмические волны за счет повышенной демпфируемости и дифракционности. 3 ил.

Сейсмостойкая грунтовая плотина, возводимая в узких створах // 2558280

Изобретение относится и гидротехническому строительству, а именно к грунтовым плотинам, возводимым в районах с повышенной сейсмичностью. Задача изобретения - удешевление конструкции и повышение гасящей способности сейсмоизолирующего слоя плотины. Сейсмостойкая грунтовая плотина, возводимая в узких створах, включает основную грунтовую часть тела плотины и сейсмоизолирующий слой с динамическими характеристиками, существенно отличающимися от таковых грунта основной части тела плотины. Сейсмоизолирующий слой расположен по всему контакту плотины с основанием и бортами створа (каньона). Сейсмоизолирующий слой формируется путем установки в этом слое включений в виде однотипных утилизированных металлокордных покрышек от автомобилей, полости которых заполнены гумбрином. Покрышки располагаются параллельно основанию и бортам створа (каньона) с равным шагом в шахматном порядке как в одном ряду, так и между рядами, количество которых не менее двух. Конструктивные особенности предложенной конструкции сейсмоизолирующего слоя позволяют более эффективно ослаблять сейсмические волны за счет повышенной демпфируемости и дифракционности. 2 ил.

Резервный водосброс грунтового подпорного сооружения (варианты) // 2573328

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано в качестве вспомогательного водосброса в грунтовом подпорном сооружении для пропуска паводков редкой повторяемости при наличии в составе гидроузла основного водосброса. Резервный водосброс грунтовой плотины включает одну (по варианту 1) или несколько (по варианту 2) грунтовых размываемых вставок в виде секций 13, представляющих собой дамбу или плотину с отметкой верха, меньшей, чем у подпорного сооружения. Размываемая вставка выполнена в виде призмы трапецеидального сечения, расположенной в водопроводящей части резервного водосброса. По периметру трапецеидального сечения одной (по варианту 1) или нескольких (по варианту 2) секций 13, а также на верховом и низовом откосах устраивается защитное покрытие из полимерной геомембраны, которая заполняется в период строительства грунтом, аналогичным телу плотины. Для повышения эффективности сработки размываемых вставок при нескольких секциях 13 водосброса (по варианту 2) отметка верха размываемых вставок 6 устанавливается: для первой секции - на отметке ФПУ, для второй - на отметке (ФПУ-0,5 м), для третьей - на отметке (ФПУ-1,0 м) и так далее, обеспечивая последовательное включение в работу сначала последней секции, затем предпоследней и так далее. Основной водосброс 14 расположен в теле грунтовой плотины на отметке нормального подпорного уровня (НПУ). Технический результат заявленных вариантов резервного водосброса грунтового подпорного сооружения - безопасный пропуск паводка редкой повторяемости и предотвращение разрушения грунтового подпорного сооружения. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 5 ил.

Грунтовая плотина на многолетнемерзлом основании и способ ее создания // 2592113

Изобретение относится к гидротехнике, а именно к возведению грунтовых плотин с мерзлотной завесой в теле и основании. Грунтовая плотина на многолетнемерзлом основании выполнена от основания плотины до ее гребня из грунта и содержит верховую 3 и низовую 4 призмы с откосами и противофильтрационную мерзлотную завесу в теле и основании, созданную с помощью вертикально установленных замораживающих устройств 5. На внешней поверхности гребня 2, низовой 4 и верховой 3 призм плотины до уреза воды 1 укладывается теплоизоляционный материал 6. Способ создания грунтовой плотины с противофильтрационной мерзлотной завесой в теле и основании с помощью вертикально установленных замораживающих устройств 5 включает укладку на поверхности гребня 2, низового 4 и верхового 3 откосов плотины до уреза воды 1 теплоизоляционного материала 6. Укладку теплоизоляционного материала 6 производят после замораживания талых слоев грунта тела и основания плотины и максимального их охлаждения с помощью замораживающих устройств 5 и теплообмена поверхности плотины с холодным наружным воздухом в конце первой зимы после возведения плотины. Теплоизоляционный материал 6 можно засыпать слоем грунта или закреплять анкерами. Замораживающие устройства можно устанавливать в предварительно пробуренные скважины, заглубленные в мерзлоту на глубину не менее h1, равную 1,0-1,5 м, с шагом, обеспечивающим смыкание льдогрунтовых цилиндров, образованных отдельными устройствами. Испытания способа создания противофильтрационной мерзлотной завесы в грунтовых сооружениях были проведены на ограждающей дамбе о. Круглое в г. Якутске, показавшие эффективность способа. Техническим результатом заявленной группы изобретений является поддержание в теплое время года верхней поверхности противофильтрационной мерзлотной завесы на более высоком уровне и уменьшение в результате этого высоты плотины и расхода строительного грунта. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.