ВВЕДЕНИЕ 8
Глава 1. Природно-климатические условия площадки золоотвала и анализ данных по эксплуатации накопителей 13
Глава 2. Существующая конструкция золоотвала и необходимость ее модернизации 19
2.1 Водоотводящие сооружения 20
Глава 3. Предлагаемые конструктивно-технологические решения по обеспечению промышленной и экологической безопасности объекта 28
3.1 Восстановительный намыв 28
3.2 Накопитель с незамерзающей дренажной системой 28
3.3 Гидроотвал с незамерзающей дренажной системой 31
3.6 Фильтры буровых скважин 51
Глава 4. Контрольно-измерительная аппаратура и мониторинг золоотвала .. 59
4.1 Гидротехнические сооружения и окружающая среда 59
4.1.1 Критерии безопасности ГТС 59
4.1.2 Проектные значения контролируемых параметров при ведении
мониторинга безопасности 61
4.2 Программа наблюдений 61
4.2.1 Визуальные наблюдения 63
4.2.2 Геодезический контроль состояния ГТС 66
4.2.3 Наблюдения за фильтрационным режимом 68
4.2.4 Контроль заполнения емкостей 70
4.2.5 Контроль технологии гидротранспорта и оборотного водоснабжени .. 71
4.2.6 Контроль качества осветленной воды 72
4.2.7 Контроль технологии очистки карт золоотвала от накопленных золы
и шлама 72
4.2.8 Контроль влияния ГТС на окружающую природную среду 73
4.2.9 Наблюдения за состоянием (загрязнением) воздушной среды 74
4.2.10 Наблюдения за состоянием (загрязнением) земель (почв) 74
4.2.11 Наблюдения за состоянием (загрязнением) грунтовых вод 74
4.3 Документация, необходимая для эксплуатации ГТС 75
4.3.1 Эксплуатационный персонал и специалисты, осуществляющие мониторинг безопасности ГТС, в части образования, обучения и аттестации на право эксплуатации ГТС 76
4.4 Температурный режим на экспериментальном участке незамерзающего дренажа 80
Заключение 83
Приложение 1 - План и поперечные сечения золоотвала 84
Приложение 2 - Контрольно-измерительная аппаратура и виды водосбросных колодцев 85
Приложение 3 - Конструкция дамбы и дренажа 86
Приложение 4 - Предлагаемая конструкция дренажа 87
Приложение 5 - Схемы дренажей в насыпных и гидроотвалах 88
Список использованных источников 89

Купить

В последние годы была предложена конструкция, рекомендующая использовать тепло пульпы для создания обогрева дренажа, но необходимое полное обоснование этой конструкции пока отсутствует, поэтому в данной работе считаю необходимым найти решение этого вопроса.
Целью данной работы является анализ и оценка теплового состояния тела дамбы в районе незамерзающей дренажной системы. Особенности проектирования, возведения и эксплуатации накопителя в суровых климатических условиях целесообразно рассматривать на примере ряда объектов, расположенных на вечномерзлых основаниях, в зоне глубокого сезонного промерзания и других региона. К таким объектам относятся хвостохранилища Норильского ГМК, золоотвалы Аркагалинской ГРЭС, Благовещенской ТЭЦ, Иркутских ТЭЦ-10 и ТЭЦ-11, Абаканской ТЭЦ, хвостохранилища компании АЛРОСА в Якутии и др.
Одним из наиболее показательных объектов является хвостохранилище №1 в Норильске. Его основание сложено суглинистыми и супесчаными льдонасыщенными вечномерзлыми грунтами с начальной температурой -2-3 °С. На глубине 1,5-2,5 м обнаружены ледяные линзы мощностью 1.0-2.5 м. Криогенная текстура суглинков сетчатая и сетчато-слоистая, объемная льдистость 30-40 %. тепловая осадка 5-20 %. Супеси имеют сетчатую текстуру и среднюю влажность 20-30%. Нередко влажность супесей достигала 90-100 %, а в отдельных случаях 200-340 %. Тепловая осадка этих грунтов превышает 15%. Под руслом ручья, пересекаемого дамбой, наблюдался фильтрационный поток, служивший причиной образования наледей. Мероприятия по промораживанию талика и перехвату подруслового потока проектом не предусматривались и в процессе возведения дамбы не проводились.
Совместное воздействие температурного, криогенного, фильтрационного и гидравлического факторов на устойчивость и экологическую безопасность накопителя привело к разрушению золоотвала Абаканской ТЭЦ (рисунок 1.1 и 1.2) 12 февраля 1990 г.
Дамба золоотвала построена из песчано-гравийной смеси; заложение верхового и низового откосов 1:3; средняя высота 9,5 м; ширина гребня 6 м. Противофильтрационный экран выполнен из полиэтиленовой пленки толщиной 0,4 мм, с защитным слоем толщиной 0,5 мм из песка. Максимальный уровень заполнения емкости водой предусматривался до 250,0 м при отметке гребня 251,0 м. В основании залегают суглинки, галечниковый грунт с песчаным заполнителем, на отдельных участках сохранен поверхностный слой заторфированного грунта толщиной до 1,2 м.
В результате разрушения низового откоса и гребня дамбы на участке длиной 45 м произошел ее размыв на полную высоту до отметки 241,86 м, а также экрана в ложе золоотвала на участке длиной 54 м и шириной 60 м.
Отметка гребня дамбы по бортам прорана 250,0 м, поверхности льда на золоотвале в момент аварии 249,60 м.
Основной причиной разрушения ограждающей дамбы являлось совместное воздействие фильтрационного потока и сезонного промерзания гребня, низового откоса и основания в нижнем бьефе. По данным натурных измерений (1986 - 1988 гг.) и многочисленным внешним проявлениям постоянной фильтрации, особенно у подошвы разрушившегося участка дамбы, можно судить о недостаточной эффективности пленочного экрана из- за наличия в нем многочисленных повреждений.
Эксплуатация золоотвала в осенне-зимний период 1989 - 1990 гг. проводилась при высоком, но не превышающем проектной отметки уровне воды, что при низких фактических водоупорных качествах экрана привело к обильному насыщению фильтрующейся водой массива дамбы особенно на разрушенном участке.
В теплое время года фильтрационный поток беспрепятственно высачивался в заполненное водой понижение у подошвы низового откоса. В зимнее же время в результате сезонного промерзания гребня, низового откоса и его основания в зоне высачивания произошло стеснение потока, резко возросли его скорости под нижней кромкой водонепроницаемой поверхностной мерзлой корки, а в пределах всей длины откоса на нее действовало взвешивающее давление фильтрационного потока, который в создавшихся условиях стал напорным.
Наиболее опасная фаза развития этого процесса совпала по времени с максимальной глубиной промерзания откоса; его разрушение прошло практически сразу после завершения наиболее холодного периода зимы. Давление напорного фильтрационного потока на мерзлую корку могло привести к ее отрыву от фильтрующего массива откоса, а образовавшаяся под ней неплотность могла стать дополнительной причиной эрозии грунта. На участке повышенных скоростей фильтрации под торцом мерзлого слоя нельзя исключать возможность развития интенсивной суффозии грунта тела и основания дамбы. Совокупность всех этих воздействий и стала причиной быстрого разрушения дамбы, завершившегося ее размывом переливающимся потоком воды и пульпы.
Для оценки совместного воздействия температурных, фильтрационных и криогенных факторов на процесс разрушения дамбы проведена реконструкция напорного режима фильтрации под водонепроницаемым сезонномерзлым панцирем в момент, предшествовавший образованию прорана. На контрольной геофильтрационной модели учтены:
• сезонное промерзание низового откоса на глубину 1,7 м;
• высокое, практически на уровне гребня, положение уровня воды в золоотвале к моменту начала льдообразования;
• наличие на затопленном осенью пляже и поверхности воды в пруде сплошного льда толщиной до 0,45 м, образующего мерзлый панцирь вместе со слоем золовых отложений на пляже (до 0,55 м) и мерзлого грунта на гребне и низовом откосе толщиной до 1,7 м;
• наличие незамерзающего участка высачивания шириной 6 - 8 м непосредственно у подошвы дамбы;
• наличие экранируемого сезонномерзлого слоя на поверхности основания за участком высачивания;
• высокая водопроницаемость поврежденного пленочного экрана.
При отсутствии внутреннего незамерзающего дренажа в основании и теле дамбы или заменяющего его внешнего локального дренажа-пригрузки под водопроницаемым мерзлым панцирем толщиной до 2,5 м на поверхности низового откоса в его нижней части формируется зона напорной фильтрации.
При неблагоприятном сочетании перечисленных выше факторов могут произойти отрыв, выпор и сдвиг нижней части мерзлого грунта, как это и наблюдалось на деформированном участке дамбы. Таким образом, рабочая гипотеза, выдвинутая при анализе причин разрушения дамбы, полностью подвержена на рассматриваемой модели.
Аналогичная картина может проявиться с той или иной степенью опасности и на других участках дамбы. При более низких отметках уровня воды в золоотвале кратковременное ослабляющее воздействие напорной зимней фильтрации на промерзающий недренированный откос будет не столь значительным, но при многократном повторении опасность этого процесса усиливается, особенно если учитывать вполне реальную возможность контактной суффозии грунта под мерзлым панцирем.

Купить