Pierwszenstwo: Zgloszenie ogloszono: 30.05.1973 Opis patentowy opublikowano: 23.12.1974 74177 KI. 84a.7/06 MKP E02b 7/06 CZYTELK S I .Urzedu Patentom- Twórca wynalazku: StefanDawid ' Ifcrawniony z patentu tymczasowego: Kombinat Górniczo-Hutniczy Miedzi Zaklady Badawcze i Projektowe Miedzi „Cuprum", Wroclaw (Polska) Zapora ziemna zbiornika o stalym przyroscie pietrzenia Przedmiotem wynalazku jest zapora ziemna zbiornika o stalym przyroscie pietrzenia. Zadaniem zapory jest pietrzenie w duzym zbiorniku ziemnym wody a zwlaszcza szlamów poflotacyjnych, szlamów z pluczek wegla lub popiolu z hydraulicznego odpopielania kotlów.Skladowanie odpadów zalezy w sposób zasadniczy od uziarnienia szlamów. Przy odpowiednio duzych wymiarach czastek szlamów mozliwe jest zwalowanie odpadów bez potrzeby wznoszenia jakichkolwiek budowli pietrzacych- lub zwalowanie przy pomocy szeregu niskich nasypów sypanych wprost na ustabilizowanych- odpadach nizszej warstwy. Natomiast przy uziamieniu rzedu 100/i i mniejszym stosuje sie do pietrzenia szlamów zapory.Dotychczas duze ilosci odpadów przemyslowych, które maja postac szlamów odprowadza sie rurociagami do wielkich zbiorników terenowych, gdzie nastepuje osadzenie czastek stalych i sklarowanie wody uzytej do transportu hydraulicznego. Zbiorniki te tworzy sie, w zaleznosci od konfiguracji terenu, w naturalnych zaglebie¬ niach lub w duzych wykopach, pozostalych np. po wyeksploatowanej kopalni odkrywkowej - ale na ogól zachodzi potrzeba utworzenia odpowiedniego zbiornika przez budowe zapory ziemnej. Pietrzenie w takim zbiorniku podnosi sie w miare doplywu szlamów od najnizszego punktu dna az do rzednej maksymalnej, przy której przerywa sie eksploatacje obiektu, a powierzchnie szlamów, po osuszeniu mozna zagospodarowac rolniczo. Aby dalej prowadzic produkcje w zakladzie przemyslowym nalezy podwyzszyc zapore starego, istniejacego zbiornika -jezeli jest to technicznie mozliwe - lub trzeba wybudowac nowy zbiornik.Dla utworzenia zbiornika szlamów wznosi sie zapory ziemne o konstrukcji stosowanej w klasycznym budownictwie wodnym. Konstrukcje zapór w budownictwie wodnym musza byc przystosowane do duzych i stosunkowo szybko przebiegajacych wahan poziomu pietrzenia, wynikajacych z rezimu pracy zbiornika przy poborze wody, pracy w okresie powodzi lub w sytuacjach awaryjnych, wymagajacych natychmiastowego opróznienia. Korpus takiej zapory wzniesiony z miejscowego gruntu ubezpiecza sie od strony zbiornika plyta zelbetowa wykonywana na mokro lub narzutem kamiennym. Obiekt buduje sie od razu o takich wymiarach, aby pozwalal na kilka lub kilkanascie lat eksploatacji zakladu przemyslowego. Opisana zapora ziemna wymaga wykonania duzej ilosci robót ziemnych. Jednoczesnie pojemnosc zbiornika w pierwszych latach eksploatacji jest w minimalnym tylko stopniu wykorzystana - stad wynika duze zamrozenie wylozonych na budowe nakladów inwestycyjnych.2 74177 Celem wynalazku jest usuniecie lub co najmniej zmniejszenie niedogodnosci a wytyczonym zadaniem opracowanie zapory z przystosowaniem jej do biezacego zapotrzebowania na pojemnosc zbiornika.Zgodnie z wynalazkiem zapora ziemna zbiornika o stalym przyroscie pietrzenia, której korona i skarpa odpowietrzna nadbudowywane sa z pewnym wyprzedzeniem w stosunku do poziomu narastajacego pietrzenia zawartosci zbiornika, ma skarpe odwodna nachylona pod katem wiekszym od kata stoku naturalnego materialu zapory. Najkorzystniej jest gdy kat ten zblizony jest do kata prostego. W miare nadbudowywania zapory podwyzszany odcinek skarpy odwodnej wyposazonyjest w sciane zabezpieczajaca.Do utrzymania statecznosci budowli wykorzystuje sie parcie spietrzonej w zbiorniku zawartosci. Dla uzyskania maksymalnego efektu wspólpracy budowli pietrzacej ze szlamami,.wpuszczac je nalezy do zbiornika z rurociagu poprowadzonego po koronie zapory i, posiadajacego wyloty rozmieszczone w odstepach kilkunasto¬ metrowych. Taki sposób wpuszczania szlamów powoduje osadzanie sie czastek stalych bezposrednio przy zaporze i odsuniecie zwierciadla czystej wody w glab zbiornika a takze przyczynia sie do szybszego uszczelnienia korpusu zapory. Z warunku równowagi budowli wynika, ze roboty ziemne moga byc prowadzone tylko z pewnym niewielkim wyprzedzeniem przez caly okres eksploatacji obiektu. Zakres robót ustala sie tylko w takim wymiarze jaki wynika z pojemnosci zbiornika potrzebnej w najblizszym okresie i z technologii prowadze¬ nia budowy. Korpus zapory oddzielaja od szlamów prefabrykowane elementy, do których podwieszony jest rurociag rozprowadzajacy szlamy. Pietrzenie w zbiorniku wody czystej wymaga zabezpieczenia odpowiedniej szczelnosci sciany ubezpieczajacej zlozonej zww elementów prefabrykowanych oraz dna zbiornika. Przy pietrzeniu szlamów, elementów tych nie trzeba uszczelniac - niewielkie szczeliny miedzy prefabrykatami zostana bowiem szybko uszczelnione czastkami szlamów niesionymi przez filtrujaca wode. W sprzyjajacych warunkach, w miare konsolidowania sie odpadów osadzonych w strefie przylegajacej bezposrednio do korpusu zapory, elementy te bedzie mozna podciagac w góre, wykorzystujac jeden zestaw w calym okresie eksploatacji obiektu.Budowa zapory zbiprnika szlamów wedlug wynalazku pozwala na zmniejszenie kubatury niezbednych robót ziemnych o ok. 45%, a robót betonowych o ok. 70%. Dalsze oszczednosci wynikaja z prowadzenia robót tylko w zakresie scisle wynikajacym z zapotrzebowania na pojemnosc zbiornika. Stosowanie stopniowego wznoszenia zapory, oprócz efektów ekonomicznych jest równiez niezwykle korzystne z punktu widzenia przebiegu konsolidacji i odksztalcen podloza budowli.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia widok zapory w przekroju a fig. 2 i 3 — szczególy prefabrykowanej sciany zabezpieczajacej.Jak pokazano na fig. 1, zapora na pewnym etapie eksploatacji zbiornika ma profil poprzeczny obwiedziony linia 1-2-3-4, pozwalajacy na pietrzenie szlamów do poziomu 5, który jest wyzszy od aktualnego poziomu pietrzenia 6, o grubosc warstwy jaka zajma szlamy zrzucone w ciagu najblizszego okresu czasu, np. w ciagu jednego roku. Nachylenie skarpy odpowietrznej 1—2, wyznacza sie znanymi metodami mechaniki gruntów w zaleznosci od wlasnosci gruntów zalegajacych w podlozu oraz wlasnosci gruntów uzytych do budowy korpusu zapory. Nachylenie skarpy odwodnej 3—4, zblizone jest do pionu. Parcie szlamów na sciane 3—4 jest w kazdym przypadku wieksze od parcia gruntu, z którego zbudowany jest korpus zapory i zabezpiecza go w ten sposób przed obsunieciem sie do wnetrza zbiornika. Parcie czystej wody wypelniajacej zbiornik pozwoli na zachowanie statecznosci obiektu, jezeli przy uzyciu srodków uszczelniajacych sciane ubezpieczajaca i drenazu korpusu zapory obnizy sie odpowiednio poziom wody filtrujacej przez ten korpus. Przesunieciu calej zapory pqd wplywem parcia szlamów przeciwstawia sie sila tarcia wystepujaca na linii 1—4.Zadaniem sciany, która sklada sie ze slupów 7 o przekroju dwuteowym, osadzonych na fundamentach 8oraz plyt 9-jest ograniczenie filtracji, rozlozenie sil parcia od pojazdów poruszajacych sie po koronie na wieksza powierzchnie i zabezpieczenie korpusu zapory przed rozmyciem szlamami wyplywajacymi z rurociagu rozprowadzajacego 10, przez wyloty 11. Sciana ta stanowi jednoczesnie konstrukcje wsporcza tego rurociagu, który podwieszony jest do sciany na wspornikach 12. Szerokosc korony 2—3 jest taka, aby mogly sie.po niej poruszac pojazdy potrzebne przy montazu i podnoszeniu rurociagu rozprowadzajacego 10 i przy nadbudowie sciany 3-4. Czesc przekroju zapory pokazana linia 1-13-14-15 zwiazana jest z robotami prowadzonymi przy podwyzszaniu zapory dla uzyskania pojemnosci zbiornika jaka bedzie potrzebna w nastepnym okresie eksploata¬ cji. Szerokosc dosypywanej warstwy 14—15 wynika z ilosci maszyn pracujacych równotógle przy wznoszeniu nasypu. Linia 4—16—17—18, pokazuje przewidywany docelowy profil zapory.Na fig. 2 pokazano przekrój pionowy sciany ubezpieczajacej zapore przy przyjeciu konstrukcji z ele¬ mentów zelbetowych. Slupy zelbetowe 7 o przekroju dwuteowym, o dlugosci kilku metrów, sa, w miare podwyzszania pietrzenia w zbiorniku, nadbudowywane sukcesywnie prefabrykowanymi elementami, laczonymi miedzy soba przy pomocy srub 19. Plyty zelbetowe 9, o dlugosci kilku metrów, równej rozstawowi slupów 7 wsuwane sa w miare potrzeby od góry w bruzdy slupów.Fig. 3 przedstawia przekrój poziomy opisanej wyzej sciany.74 177 3 PL PL