RU2742145C1

RU2742145C1 - Alluvial hydraulic structure

Info

Publication number: RU2742145C1
Application number: RU2020117993A
Authority: RU
Inventors: Евгений Андреевич Коновалов; Михаил Александрович Колосов; Наталия Валерьевна СЕЛЕЗНЁВА; Павел Павлович Чинаков
Original assignee: Общество С Ограниченной Ответственностью "Тр Инжиниринг"
Priority date: 2020-05-27
Filing date: 2020-05-27
Publication date: 2021-02-02

Abstract

FIELD: hydraulic engineering.

SUBSTANCE: invention relates to hydraulic engineering and namely to facilities for storing water-containing industrial waste (tailings dams or sludge collectors). The alluvial hydraulic structure just like the prototype consists of a flood embankment (1) erected around an alluviation map (2), a slurry pipeline (3), drainage devices connected to the pool (7) with clean water. The flood embankment (1) is made of box-shaped gabions laid in layers and fastened to each other. Together they form a vertical wall facing the alluviation map (2), while the horizontal and vertical surfaces of each tier of gabions are covered with a geotextile cloth with its entry under each alluvial layer, and the drainage device is made in the form of an outlet channel (6) with waterproofing from ground waters laid along the contour of the embankment (1) with a slope towards the pool (7) with clean water.

EFFECT: invention makes it possible to shorten construction period of structure and to reduce the area of alluvial territories.

1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области гидротехнического строительства, а именно к сооружениям для складирования водосодержащих промышленных отходов (отвалам хвостохранилищ или шламонакопителям). Предлагаемое изобретение можно использовать как площадку для зеленых насаждений, под размещение парка или для последующего применений в строительстве для устройства полезных насыпей. При этом важным условием полезного использования сооружений является обеспечение скорейшего обезвоживания складированных отходов.The invention relates to the field of hydraulic engineering, namely to structures for storing water-containing industrial waste (tailings dumps or sludge collectors). The proposed invention can be used as a site for green spaces, for placing a park or for subsequent applications in construction for the construction of useful embankments. At the same time, an important condition for the beneficial use of structures is to ensure the prompt dehydration of the stored waste.

Намывные сооружения, возводимым с помощью средств гидромеханизации и предназначенные для хранения водосодержащих промышленных отходов, представляют собой дамбы обвалования, сооруженный вокруг карт намыва в составе надводных откосов и отстойных прудов, пульпопроводы, устройства водоотведения, дренажные и другие элементы, обеспечивающие безопасность сооружения и прилегающей территории (см. ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева. Рекомендации по проектированию золошлакоотвалов тепловых электрических станций / П 26-85. Л. 1986). В указанных сооружениях из-за низких прочностных характеристик отвалов дамбы обвалования обычно возводят с откосами заложения 1:2 - 1:3 на сравнительно небольшую высоту, что при ярусном расположении карт намыва требует под отвалы дополнительных площадей. Кроме того, устройство системы водоотвода («колодец-коллектор») в центре карты намыва нередко вызывает заиление коллектора и, соответственно, отказ системы намыва, что при складировании отходов может вызвать поступление пульпы (волны прорыва) на прилегающую территорию.Alluvial structures, erected with the help of hydromechanization and intended for the storage of water-containing industrial waste, are embankments built around the alluvium maps as part of surface slopes and settling ponds, slurry pipelines, drainage devices, drainage and other elements that ensure the safety of the structure and the adjacent territory ( see VNIIG named after BE Vedeneev. Recommendations for the design of ash dumps of thermal power plants / P 26-85. L. 1986). In these structures, due to the low strength characteristics of dumps, embankment dams are usually erected with slopes 1: 2 - 1: 3 to a relatively low height, which, when the alluvial maps are layered, requires additional areas for dumps. In addition, the device of a drainage system ("well-collector") in the center of the reclamation map often causes siltation of the collector and, accordingly, failure of the reclamation system, which, when storing waste, can cause the inflow of pulp (breakthrough waves) to the adjacent territory.

Из известных аналогов наиболее близким по назначению и технической сущности к заявленному изобретению является намывное сооружение по пат. РФ №85917, МПК Е02В 7/00, опубл. 20.08.2009. Сооружение содержит дамбу обвалования, возведенную вокруг карты намыва с надводным откосом и отстойным прудом. Дополнительно в сооружении устроено не менее двух ненапорных секций, которые отделены разделительными дамбами от расположенной в центре центральной секции, выполняющей функцию отстойного пруда. В центре центральной секции - установлены струенаправляющие дамбы, например, три и более, для доосветления пульпы и уменьшения ее размеров, причем в центральной секции уровень воды ниже отметок складированных намытых отходов в ненапорных секциях. Такое конструктивное решение исключает разрушение ограждающих дамб и поступление воды на прилегающую территорию.Of the known analogs, the closest in purpose and technical essence to the claimed invention is the alluvial structure according to US Pat. RF No. 85917, IPC E02B 7/00, publ. 20.08.2009. The structure contains an embankment dam built around an alluvium map with an overwater slope and a settling pond. Additionally, at least two non-pressure sections are arranged in the structure, which are separated by dividing dams from the central section located in the center, which serves as a settling pond. In the center of the central section there are jet-directing dams, for example, three or more, for additional clarification of the pulp and reduction of its size, and in the central section the water level is below the marks of the stored washed-up waste in the non-pressure sections. Such a constructive solution excludes the destruction of the enclosing dams and the flow of water into the adjacent territory.

Недостатками прототипа являются конструктивная сложность сооружения и длительный срок его строительства. Недостатком сооружения также является то, что в нем дамба обвалования имеет пологие откосы, что значительно увеличивает площадь под намывные территории или при ограниченных площадях сокращает ширину карты намыва.The disadvantages of the prototype are the structural complexity of the structure and the long term of its construction. The disadvantage of the structure is that the embankment dam in it has gentle slopes, which significantly increases the area for alluvial territories or, in limited areas, reduces the width of the alluvial map.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в сокращении срока строительства сооружения и уменьшении площади намывных территорий.The problem to be solved by the claimed invention is to shorten the construction period of the structure and reduce the area of alluvial territories.

Для достижения указанного технического результата используется следующая совокупность существенных признаков: в намывном гидротехническом сооружении, (содержащем, так же как и прототип, дамбу обвалования, возведенную вокруг карты намыва, пульпопровод, устройства водоотведения, соединенные с бассейном с чистой водой) в отличие от прототипа, дамба обвалования возводится из коробчатых габионов, уложенных поярусно и скрепленных между собой с образованием вертикальной стенки, обращенной в сторону карты намыва, при этом горизонтальная и вертикальная поверхности каждого яруса габионов покрыта геотекстильным полотном с заходом его под каждый намываемый слой, а устройство водоотведения выполнено в виде отводного канала с гидроизоляцией от грунтовых вод, проложенного по контуру дамбы с уклоном в сторону бассейна с чистой водой. Для обеспечения возможности полезного использования сооружения, например, в качестве площадки для зеленых насаждений, на открытых поверхностях дамбы укладывается биомат.To achieve the specified technical result, the following set of essential features is used: in an upstream hydraulic structure (containing, like the prototype, an embankment dam erected around the alluvium map, a slurry pipeline, drainage devices connected to a pool with clean water), in contrast to the prototype, the embankment dam is erected from box-shaped gabions, laid in layers and fastened together to form a vertical wall facing the alluvium map, while the horizontal and vertical surfaces of each tier of gabions are covered with geotextile fabric with its entry under each layer to be washed, and the drainage device is made in the form a drainage channel with waterproofing from groundwater, laid along the contour of the dam with a slope towards the pool with clean water. A biomat is laid on the open surfaces of the dam to enable the structure to be used effectively, for example, as a site for green spaces.

Сущность изобретения заключается в замене привычных для известных аналогичных сооружений пологих откосов дамбы обвалования на вертикальную габионную стенку. Это позволяет при наращивании сооружения на любую высоту сократить площадь намывных территорий или при заданных размерах строительного участка сохранить неизменной ширину карты намыва. Кроме того, изобретение позволяет повысить надежность и безопасность сооружения за счет отказа от классического расположения системы водоотвода («отстойный пруд-коллектор») в центре намывной карты. В предлагаемом сооружении эффективный отвод всех фильтрационных вод из гидроотвала в бассейн с чистой водой осуществляет габионная кладка, образующая в совокупности с отводным каналом пространственную дренажную систему. Вместе с тем геотекстильное полотно, покрывающее обращенную к карте намыва поверхность дамбы, препятствует вымыванию из гидроотвала мелкозернистых фракций, что способствует формированию устойчивой разнородной структуры намытого массива. Таким образом, достигается эффективное обезвоживание складированных отходов и одновременное повышение прочности всего сооружения. Достоинством предлагаемого сооружения является также простота и быстровозводимость дамбы, не требующей при монтаже сложного оборудования и квалифицированной рабочей силы.The essence of the invention lies in the replacement of the usual for known similar structures of gentle slopes of the embankment dam with a vertical gabion wall. This allows, when building up a structure to any height, to reduce the area of the alluvial territories or, with a given size of the construction site, keep the width of the alluvial map unchanged. In addition, the invention makes it possible to increase the reliability and safety of the structure due to the rejection of the classical arrangement of the drainage system (“sediment collector pond”) in the center of the reclamation card. In the proposed structure, efficient drainage of all filtration water from the hydraulic dump into the pool with clean water is carried out by gabion masonry, which together with the outlet channel forms a spatial drainage system. At the same time, the geotextile fabric covering the surface of the dam facing the alluvial map prevents the washout of fine-grained fractions from the dump, which contributes to the formation of a stable heterogeneous structure of the reclaimed massif. Thus, efficient dewatering of the stored waste is achieved and at the same time the strength of the entire structure is increased. The advantage of the proposed structure is also the simplicity and quick erection of the dam, which does not require complex equipment and skilled labor during installation.

Сопоставление предлагаемого устройства и прототипа показало, что поставленная задача - сокращение срока строительства намывного сооружения и уменьшение площади намывных территорий - решается в результате новой совокупности признаков, что доказывает соответствие предлагаемого изобретения критерию патентоспособности «новизна».Comparison of the proposed device and the prototype showed that the task set - shortening the construction time of the alluvial structure and reducing the area of alluvial territories - is solved as a result of a new set of features, which proves the compliance of the proposed invention with the “novelty” criterion of patentability.

В свою очередь, проведенный информационный поиск в области гидротехнических сооружений не выявил отдельных отличительных признаков заявляемого изобретения, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию «изобретательский уровень».In turn, the carried out information search in the field of hydraulic structures did not reveal individual distinctive features of the claimed invention, which allows us to conclude that it meets the criterion of "inventive step".

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 показано намывное сооружение в плане; на фиг. 2 - поперечный разрез I-I дамбы обвалования, на фиг. 3 и 4 - разрезы по стенкам габиона.The essence of the invention is illustrated by a drawing, where FIG. 1 shows the reclamation structure in plan; in fig. 2 is a cross-section I-I of the embankment dam, Fig. 3 and 4 - sections along the walls of the gabion.

Намывное гидротехническое сооружение включает дамбу обвалования 1, которая устанавливается по контуру карты намыва 2. По пульпопроводу 3 на карту 2 поступает водогрунтовая смесь (хвосты, шлам). Дамба 1 монтируется из габионов 4, уложенных плотно друг к другу и скрепленных между собой по высоте и ширине. На габионную стенку 4 настилается полотно фильтрующего геотекстиля 5, которое укладывается на верхнюю поверхность яруса габиона, напорную грань и на грунтовое основание перед габионом в зоне карты намыва 2. Фильтрующий геотекстиль выбирается достаточной прочности, чтобы после намыва карты и пригрузки полотна, оно могло бы служить в качестве анкера для повышения устойчивости сооружения. В качестве такого материала можно использовать прочное иглопробивное полотно. Диаметр отверстий в материале подбирается с учетом гранулометрического состава намывных грунтов. Для сбора фильтрующей воды, проникающей через полотно 5 и габион 4, по грунтовому основанию прокладывается отводной канал 6 с уклоном в сторону бассейна 7.The alluvial hydraulic structure includes embankment dam 1, which is installed along the contour of the reclamation map 2. Through the slurry pipeline 3, the water-soil mixture (tailings, sludge) is supplied to the map 2. Dam 1 is assembled from gabions 4, stacked tightly to each other and fastened to each other in height and width. A filtering geotextile 5 is laid on the gabion wall 4, which is laid on the upper surface of the gabion tier, the pressure edge and on the soil base in front of the gabion in the zone of the alluvial map 2. The filtering geotextile is selected of sufficient strength so that after the map is washed and the canvas is loaded, it could serve as an anchor to increase the stability of the structure. A durable needle-punched fabric can be used as such a material. The diameter of the holes in the material is selected taking into account the granulometric composition of the alluvial soil. To collect the filtering water that penetrates through the canvas 5 and gabion 4, a drainage channel 6 is laid along the soil base with a slope towards the pool 7.

На внутреннюю часть лицевой грани габионов прокладываются биоматы 8, обеспечивающие прорастание травяного покрова через стальную сетку 9. Питание водой биомата 8 обеспечивается за счет постоянного движения воды через геотекстиль 5, проволочную сетку 9 и каменное заполнение габиона 4.Biomats 8 are laid on the inside of the front face of the gabions, which ensure the germination of the grass cover through the steel mesh 9. The water supply to the biomat 8 is provided by the constant movement of water through the geotextile 5, wire mesh 9 and stone filling of the gabion 4.

Намыв первого слоя водосодержащих отходов осуществляется после возведения первого яруса дамбы обвалования 1, создания экрана из геотекстиля 5 и строительства отводного канала 6. После заполнения отвала до уровня высоты кладки возводится следующий ярус габионов и т.д. Фильтрационный сток из гидроотвала поступает через габионную стенку в отводной канал, 11 и вертикальные дрены 12, соединенные между собой и с дренажным слоем 4 и в совокупности образующие единую пространственную дренажную систему, из которой фильтрат отводится за пределы гидроотвала.The first layer of water-containing waste is washed out after the construction of the first tier of the embankment dam 1, the creation of a screen of geotextile 5 and the construction of a diversion channel 6. After filling the dump to the level of the masonry height, the next tier of gabions is erected, etc. Filtration effluent from the dump enters through the gabion wall into the outlet channel, 11 and vertical drains 12, connected to each other and to the drainage layer 4 and together forming a single spatial drainage system from which the filtrate is discharged outside the dump.

Конструкция предлагаемого намывного сооружения разработана специалистами ФГБОУ ВО «ГУМРФ имени адмирала С.О. Макарова», ООО «ТР Инжиниринг», ООО «СтройИнжСервис». Были произведены расчеты, показавшие возможность использования предлагаемого технического решения в горнорудной промышленности.The design of the proposed alluvial structure was developed by the specialists of the Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education “GUMRF named after admiral S.O. Makarov ”, LLC“ TR Engineering ”, LLC“ StroyInzhService ”. Calculations were made that showed the possibility of using the proposed technical solution in the mining industry.

Изложенное позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию «промышленная применимость».The foregoing allows us to conclude that the invention meets the criterion of "industrial applicability".

Claims

1. An alluvial hydraulic structure containing an embankment dam, erected around the alluvium map, a slurry pipeline and drainage devices connected to a pool with clean water, characterized in that the embankment dam is erected from box-shaped gabions, laid in layers and fastened together to form a vertical wall facing in the direction of the alluvium map, while the horizontal and vertical surfaces of each tier of gabions are covered with a geotextile cloth with its entry under each alluvial layer, and the drainage device is made in the form of a drainage channel with waterproofing from groundwater, laid along the contour of the dam with a slope towards the pool with a clean water.

2. The alluvial hydraulic structure according to claim 1, characterized in that a biomat is laid on the open surfaces of the embankment dam.