ВВЕДЕНИЕ 7
1 Общие сведения и элементы хвостохранилищ 9
1.1 Отстойный пруд хвостохранилища и водоотводящие сооружения 11
1.1.1 Общие сведения о водосбросах 12
1.1.2 Колодец шахтного типа 14
2 Природные условия площадки хвостохранилища 17
2.1 Расположение и рельеф 17
2.2 Климат 17
2.3 Геологическое строение основания и массива ограждающей дамбы .... 18
2.4 Гидрогеология и гидрогеохимия 23
2.5 Мерзлотно - температурный режим 24
3 Условия эксплуатации хвостохранилища 25
4 Фильтрационный режим и устойчивость дамбы на современном этапе
эксплуатации хвостохранилища 28
5 Аналитический расчет глубины промерзания откоса 32
6 Рекомендации по рациональной эксплуатации хвостохранилища 36
7 Природоохранные противофильтрационные устройства и мероприятия в
условиях сезонного промерзания 40
7.1 Дренажные устройства 40
7.1.1 Горизонтальный трубчатый дренаж 41
7.1.2 Вертикальный дренаж 42
7.1.3 Комбинированный дренаж 44
7.1.4 Незамерзающий дренаж 44
7.2 Противофильтрационные экраны 47
7.3 Ядра и диафрагмы грунтовых плотин и дамб 49
8 Предлагаемые варианты устройства незамерзающих дренажных систем .. 53
9 Натурные наблюдения и контрольно - измерительная аппаратура 56
10 Нормативно - правовая база обеспечения безопасности гидротехнических
сооружений 62
10.1 Федеральный закон «О безопасности гидротехнических
сооружений» 62
10.2 Федеральный государственный надзор в области безопасности
гидротехнических сооружений 63
10.3 Нарушение законодательства о безопасности гидротехнических
сооружений 65
10.4 Ответственность за нарушение законодательства о безопасности
гидротехнических сооружений 66
10.5 Декларация безопасности гидротехнических сооружений 66
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 69
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ А
Хвостохранилища - это комплекс сооружений, предназначенных для складирования хвостов - тонкоизмельченной пустой породы, образующейся при обогащении руд на горнорудных предприятиях.
Система ограждающих дамб, а также любые накопители, в том числе хвостохранилища представляют собой ответственное гидротехническое сооружение, эксплуатация которого должна выполняться в строгом соответствии с требованиями промышленной безопасности.
Нарушение устойчивости и функциональности ограждающих дамб может привести к аварийной ситуации и значительному социально-экономическому ущербу, заключающемуся в финансовых потерях, дополнительных затратах (ремонтно-восстановительные работы дамб, пульпопроводов, дорог, линий электропередач, пьезометрических станций, устройств и механизмов и др.; ликвидация последствий аварии; восстановление окружающих природных систем) и штрафах за загрязнение окружающей среды и экологический ущерб. Эти проблемы являются актуальными для любых гидротехнических сооружений.
Также гидротехнические сооружения могут наносить вред окружающей природной среде и человеку. В результате процессов гипергенеза (разложения, окисления, растворения, гидролиза и др.) первичные рудные минералы преобразуются во вторичные минеральные формы. Содержащиеся в них тяжелые металлы активно мигрируют в окружающую среду, загрязняя ее компоненты: атмосферу, поверхностные и подземные воды, почву, растительность, превышая фоновые и предельно допустимые концентрации.
Актуальность этой темы высока, так как сложные климатические условия регионов накладывают ограничения на возведение и эксплуатацию гидротехнических объектов. Низкие абсолютные температуры и вечная мерзлота в основании усложняют производство работ, и в ряде случаев ведут к нарушениям проектной работы сооружений. В качестве примеров можно привести Курейскую ГЭС, Колымскую ГЭС на которых произошли аварийные ситуации в результате изменения температурно-фильтрационного режима. По оценкам специалистов из-за нарушения температурно¬фильтрационного режима около 70% построенных грунтовых низконапорных плотин III-IV классов, возведённых в суровых климатических условиях, получают повреждения в первые три года эксплуатации. Экономический ущерб от этого исчисляется миллиардами рублей.
Основной целью данной работы является решение проблемы замерзания профильтровавшейся воды в открытом дренажном колодце, для этого необходимо выполнить следующие задачи:
- провести анализ фильтрационного режима и устойчивости ограждающей дамбы хвостохранилища;
- выполнить аналитический расчет глубины промерзания откоса;
- по результатам исследований предложить мероприятия в виде двух вариантов незамерзающих дренажных устройств.
Итак, данная работа представляет собой анализ эколого-геохимической оценки гидротехнического сооружения, а именно, хвостохранилища, расположенного в Кемеровской области.
Для безаварийной эксплуатации сооружений хвостохранилищ необходимы соответствующие рекомендации, включающие весь комплекс вопросов, связанный с проектированием и строительством. Такие рекомендации должны наряду с обычными вопросами также включать физико-механические и прочностные характеристики в мерзлом, талом и переходном состояниях.
В данной работе проведен анализ фильтрационного режима и устойчивости ограждающей дамбы хвостохранилища, расположенного в Кемеровской области. По результатам анализа фильтрационного режима хвостохранилища предложены мероприятия в виде двух вариантов незамерзающих дренажных устройств, компенсирующих неустойчивость низового откоса в зоне высачивания фильтрационного потока и исключающих промерзание воды.
Рассмотрены основные сведения о хвостохранилищах, его природные условия, а также условия эксплуатации объекта. Произведен аналитический расчет глубины сезонного промерзания, в результате которого эта величина равняется 3,2 м. Также даны рекомендации по рациональной эксплуатации хвостохранилища. Была принята во внимание контрольно - измерительная аппаратура, а также рассмотрена нормативно - правовая база обеспечения безопасности гидротехнических сооружений, учет которой необходим для обеспечения безопасности.
Таким образом, безопасность эксплуатации гидротехнического сооружения в сложных условиях сезонного промерзания нельзя рассматривать без учёта температурного и фильтрационного режимов. Даже незначительное изменение температурного состояния массива основания ведёт к изменению фильтрационного режима, что может вызвать негативные последствия, в том числе неравномерные осадки сооружений, выпор грунта и другие деформации.
