Войти  |  Регистрация
Авторизация

Гидрогеологические исследования и дренажные мероприятия на гидроотвалах



Дренаж гидроотвалов производят для:
- повышения общей устойчивости гидроотвала;
- предотвращения фильтрационных деформаций на откосах дамб обвалования;
- улучшения условий консолидации намытых пород.
Повышение общей устойчивости гидроотвала оказывается возможным за счет дополнительного снижения уровней подземного потока в теле дамбы обвалования. Выполнение этого условия обычно становится реальным лишь для дамб, сложенных в основном песчаными разностями, позволяющими применить глубинные средства дренажа. Однако и в этом случае целесообразность дренажных мероприятий должна быть экономически обоснована путем проведения сопоставительных расчетов устойчивости гидроотвала на несколько положений уровня подземного потока (с учетом гидростатического взвешивания пород и гидродинамического давления).
В качестве основного метода оценки устойчивости гидроотвалов обычно целесообразно использовать метод алгебраического суммирования сил по наиболее слабой поверхности, причем гидростатические и гидродинамические силы учитываются в нормальной к поверхности скольжения составляющей веса пород — аналогично учету порового давления.
Этот метод, как показывает практика расчетов, дает вполне надежные результаты.
Однако в случае сосредоточенного намыва (из торцов пульповодов) используемое обычно решение плоской задачи может дать значительную погрешность из-за существенно объемного характера распределения напоров на близлежащих участках дамбы гидроотвала. Это обстоятельство может быть учтено решением соответствующей объемной задачи, что достигается суммированием сдвигающих и удерживающих сил одновременно по нескольким поперечникам в пределах потенциально опасной (в оползневом отношении) приоткосной части массива гидроотвала; естественно, такое решение требует предварительного определения на аналоговой модели ожидаемых напоров в различных точках призмы возможного оползания.
Прогноз устойчивости дамбы гидроотвала является одновременно исходной основой для проектирования дренажных мероприятий; последние могут считаться целесообразными, если они дают существенный технико-экономический выигрыш в допустимых объемах намываемых пород. Например, для намытого гидроотвала «Березов лог» комбината КМАруда предельное по техническим возможностям снижение уровней при использовании глубинного дренажа позволяет повысить коэффициент устойчивости дамбы на 10—15%, поэтому дренажные мероприятия не могут считаться экономически целесообразными с точки зрения их влияния на общую устойчивость гидроотвала — затраты на дренаж оказываются выше, чем экономический эффект от повышения степени устойчивости гидроотвала. Вместе с тем, средства глубинного дренажа часто могут оказаться вполне эффективными — при своевременном их проектировании и сооружении в едином комплексе мероприятий по подготовке основания гидроотвала. В частности, разнообразные фильтрующие подушки и банкеты, укладываемые на практически непроницаемое основание, позволяют повысить общую устойчивость гидроотвала, обеспечить лучшие условия его консолидации и предотвратить фильтрационные деформации откосов. При однородном составе песчаных пород гидроотвала с теми же целями могут применяться закладные трубчатые дрены, которые укладываются на основание, перпендикулярно фронту откоса, в специально подготовленные траншеи с фильтрующим заполнителем, Закладные дрены длиной до 100 м могут использоваться на нескольких ярусах по высоте гидроотвала. Так, закладные дрены в виде металлических перфорированных труб диаметром 110—127 мм успешно применялись в 1971—1973 гг. на верхних ярусах гидроотвала «Березов лог» для борьбы с фильтрационными деформациями откосов: при длине их до 50 м и расстоянии между ними 30—40 м дебиты достигали 5—10 м3/ч. В условиях слоистого строения гидроотвала эффективность горизонтальных дрен как средства повышения общей устойчивости дамбы обвалования становится ограниченной.
При наличии водоносного горизонта в основании гидроотвала и существенном подъеме уровней в нем за счет инфильтрации по площади общая устойчивость дамбы может существенно понижаться; поэтому дренаж этого водоносного горизонта для обеспечения устойчивости оказывается экономически вполне целесообразным, В благоприятных условиях такой дренаж может осуществляться с помощью водопонижающих скважин, располагаемых вдоль основания гидроотвала или пройденных с берм дамбы обвалования,
С особой эффективностью дренажные мероприятия могут применяться на гидроотвалах для предотвращения или ограничения фильтрационных деформаций откосов — в первую очередь оплывания песчаных пород. Универсальным средством борьбы с фильтрационными деформациями являются дренажные пригрузки откосов, выполняемые из материала различной крупности в зависимости от состава обводненных пород. При дефиците дренажного пригрузочного материала (что является довольно редким явлением в практике освоения месторождений) или при технических трудностях отсылки дренажной призмы борьба с оплыванием песчаных откосов может проводиться с применением горизонтальных скважин (или закладных дрен), оборудованных на локальных участках в основании гидроотвала. Горизонтальные скважины являются в этом плане весьма эффективным средством, позволяющим перехватывать подземный поток в глубине фильтрующего откоса. Однако в условиях слоистого строения фильтрующей толщи дамбы гидроотвала горизонтальные скважины могут оказаться малоэффективными, так как при дренировании ими только нижнего песчаного прослоя верхние прослои окажутся вне действия скважины и фильтрационные деформации могут проявляться на откосе выше горизонта заложения скважин. Такие условия выявлены на ряде участков гидроотвала «Березов лог», однако в целом опыт бурения и эксплуатации на этом гидроотвале горизонтальных скважин доказал целесообразность, их использования на отдельных участках, особенно в комплексе с фильтрующей пригрузкой откоса, перекрывающей промежуток высачивания.
В благоприятных условиях для дренажа дамб гидроотвалов могут применяться поглощающие скважины. Например, две поглощающие скважины на гидроотвале «Березов лог» работают с дебитами 10—15 м3/ч, перепуская подземные воды из дамбы гидроотвала, сложенной песками с коэффициентом фильтрации k=10 м/сут в надъюрский водоносный горизонт. Поглощающие скважины в принципе могут эффективно работать в условиях как однородного, так и слоистого строения осушаемой толщи, причем их проходка на верхних горизонтах дамбы позволяет сократить или ликвидировать высачивание на нижележащих бермах. В связи с относительно высокой стоимостью этого средства дренажа оно может применяться на локальных участках повышенной обводненности, где закладка других средств дренажа (например, горизонтальных скважин) затруднена. Проходка поглощающих скважин не исключает необходимости отсыпки фильтрующей пригрузки на откос дамбы, однако объемы пригрузки в этом случае можно существенно сократить.
Опыт эксплуатации многих гидроотвалов показывает, что вопрос о применении дренажных мероприятий для обеспечения устойчивости поднимается чаще всего лишь после некоторого времени эксплуатации гидроотвала в условиях развития фильтрационных деформаций или при необходимости увеличения его проектной высоты. Это обстоятельство существенно затрудняет проведение мероприятий, которые при заблаговременном проектировании дренажа гидроотвала могли бы быть существенно упрощены и осуществлены с меньшими затратами. В целом при проектировании дренажа гидроотвала следует учитывать следующие общие требования:
- подготовка основания гидроотвала должна рассматриваться как наиболее ответственный этап его строительства; при слабо-проницаемом основании она заключается в сооружении дренажных средств в виде банкетов и закладных дрен, ориентированных таким образом, чтобы дренажный эффект их был максимальным;
- для предотвращения высачивания подземных вод на промежуточных бермах однородной дамбы гидроотвала должно выдерживаться соотношение
Гидрогеологические исследования и дренажные мероприятия на гидроотвалах

где h — высота гидроотвала; а — расстояние от его основания до точки намыва; х — расстояние от основания до бермы с отметкой zx;
- при возведении гидроотвала необходимо тщательно контролировать состав пород, намываемых на дамбу, не допуская образования глинистых прослоев (особенно в нижних частях тела дамбы);
- при эксплуатации крупных гидроотвалов целесообразно создавать специальную инженерно-геологическую службу для систематического контроля за соблюдением указанных требований и для разработки рекомендаций по проведению оперативных дренажных мероприятий при строительстве и эксплуатации гидроотвала,
Основной задачей гидрогеологических исследований на гидроотвалах, которые могут проводиться инженерно-геологической службой и специализированными организациями, является определение положения уровней подземных вод в теле гидроотвала и в подстилающих гидроотвал водоносных горизонтах, для чего необходимо оборудовать и постоянно наращивать сеть наблюдательных пьезометров. При слоистом строении гидроотвала пьезометры должны вскрывать различные по разрезу водоносные прослои. В качестве пьезометров используются обычные фильтровые скважины, наращиваемые в процессе намыва гидроотвала, или специальные датчики давления. Характерной особенностью наблюдений по пьезометрам на гидроотвалах является их связь с технологией и временем намыва. В частности, в процессе этих наблюдений устанавливаются максимальные по амплитуде подъемы уровней при намыве, что позволяет связать вопросы устойчивости дамбы с технологией намыва и соответствующим гидродинамическим режимом. Пьезометры целесообразно оборудовать и на водоносный горизонт в основании гидроотвала.
При эксплуатации гидроотвала «Березов лог» на его дамбе функционировано в 1972 г, 15 наблюдательных скважин, оборудованных по 3 створам, фильтры которых располагались в верхних частях тела гидроотвала, и 3 пьезометра, заложенных в слабопроницаемых намывных породах вблизи основания. Уровни в наблюдательных скважинах совпадали с отметками поверхности пляжа намыва при сбросе пульпы, а при отсутствии намыва дипрессионная поверхность примерно соответствовала кривой Дюпюи. Снижение и стабилизация уровней после намыва происходили в течение 3—5 сут.
Недостатком в организации наблюдательной сети на гидроотвале «Березов лог» в этот период следует считать отсутствие фильтров на различные горизонты, что не позволяло установить характер фильтрации в условиях слоистого строения тела гидроотвала.
Для определения потерь воды на испарение с водной поверхности организуются наблюдения в период намыва по водным испарителям, установленным непосредственно на пруде-отстойнике. В зимний период наблюдения за снижением уровней в пруде-отстойнике дают возможность судить о величине потерь за счет инфильтрации через основание гидроотвала и фильтрации через дамбу, В период намыва наблюдения за водопроявлением на дамбе сводятся к определению расходов высачивания по периметру дамбы в увязке с технологией намыва. Одновременно производится определение масштабов фильтрационных деформаций (длины языков оплывания, например) в зависимости от величины расходов высачивания.
Гидрогеологические исследования на намываемых гидроотвалах должны быть в основном направлены на оценку напряженного состояния гидроотвала с учетом гидростатического взвешивания и гидродинамического давления, выявление эффективности применяемых дренажных средств, оценку фильтрационных деформаций в связи с особенностями технологии намыва. В ряде случаев требуется увязка исследований, проводимых непосредственно на гидроотвалах, с региональными режимными наблюдениями — для решения вопросов водоснабжения района, карьерного дренажа или мелиоративных задач.
Добавить комментарий
Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
  • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
    heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
    winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
    worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
    expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
    disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
    joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
    sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
    neutral_faceno_mouthinnocent