Гидроотвал

ГИДРООТВАЛ (а. hydraulic waste disposal; н. Hydrokippe; ф. epandage; и. relleno hidrauliсо) – гидротехническое сооружение, предназначенное для размещения грунтов и различных материалов, поступающих в виде пульпы (гидросмеси).

В зависимости от рельефа основания различают гидроотвалы: овражные и балочные, создаваемые путём возведения насыпной или намывной дамбы (плотины), перегораживающей овраг или балку; равнинные, расположенные на ровной местности или с небольшим уклоном, в пойме реки, обвалование которых производится с четырёх или трёх сторон; косогорные; котлованные и котловинные, расположенные соответственно в выработанных пространствах карьеров и в естественных понижениях.

В зависимости от состава складируемой породы и способов обвалования гидроотвалы подразделяют на три типа. В гидроотвалы первого типа подаются пылевато-глинистые породы, а дамба обвалования возводится из привозного грунта на всю высоту. В гидроотвалы второго типа намывают песчаные или песчано-глинистые породы, при этом дамбы обвалования сооружают из намытого грунта. Гидроотвалы третьего типа отличает складирование пород, содержащих песчаные и большей частью пылевато-глинистые частицы; дамбы обвалования поярусно отсыпают из привозного грунта. По приёмной способности в СССР выделяют четыре категории гидроотвалов:

I — свыше 5 млн. м³, II — от 2 млн. до 5 млн., III — от 1 млн. до 2 млн., IV — до 1 млн. м³ в год.

По высоте различают гидроотвалы низкие (до 10 м), средние (10-30 м) и высокие (более 30 м).

Гидроотвалы подразделяют по классам капитальности. При этом учитывают условия их расположения по рельефу местности, характеристику укладываемых пород и пород основания, наличие водохранилища и его вместимость, интенсивность намыва, конечную высоту отвальных уступов, положение гидроотвала относительно жилых, промышленных объектов и источников водоснабжения. С учётом этих факторов гидроотвалы также различают по классам ответственности.

Сооружение гидроотвалов включает создание дамб начального обвалования (рис.), водозаборных, водосбросных устройств, дренажных сооружений. При небольших расходах поверхностных вод (менее 2 м³/с) пропуск их осуществляется через водосбросные устройства гидроотвала. Паводковые и ливневые воды (при больших расходах) или протекающие по территории гидроотвала небольшие реки отводят с помощью специальных водопропускных сооружений.

Ёмкость гидроотвала (геометрический объём W_г, м³) на стадии технико-экономического обоснования, а также технорабочего проектирования (гидроотвал первого класса) определяется по формуле

W_г = W_кK_гpK_h + W_п+W_д,

где W_к — объём грунта, разработанного в карьере, м³;

К_гр — коэффициент разрыхления-набухания, учитывающий состав карьерного грунта (для лёгких суглинков 1,05, средних 1,1, тяжёлых 1,15);

K_h — коэффициент, учитывающий высоту гидроотвала;

W_п — объём прудка гидроотвала, м³;

W_д — дополнительную ёмкость для аккумуляции стока водосбора, м³ (определяется проектом).

Для гидроотвалов второго и третьего классов при техно-рабочем проектировании ёмкость гидроотвала определяется из выражения

W_г = W_k(m_пK_п+m_яK_я) + W_п + W_д,

где m_п — количество грунта, уложенного в упорной и промежуточной призмах, в долях единицы;

m_я — количество грунта, уложенного в ядре гидроотвала и представленного обычно пылевато-глинистыми фракциями, в долях единицы;

К_п — коэффициент набухания грунта упорной и промежуточных призм по отношению к карьерному грунту;

К_я — коэффициент набухания грунта ядра гидроотвала по отношению к карьерному грунту.

Основные характеристики некоторых гидроотвалов карьеров, разрабатывающих различные месторождения полезных ископаемых в СССР, приведены в табл.

Технологию гидроотвалообразования, способы намыва выбирают с учётом характеристики укладываемых грунтов, рельефа основания, класса ответственности гидроотвала, объёмов работ и характера дальнейшего использования гидроотвала. Намыв гидроотвала производится по схеме "от внешнего откоса — к прудку", чтобы обеспечить осаждение наиболее крупных фракций у внешнего откоса. Намыв по схеме "от берега — к откосу" может быть применён, когда дамба гидроотвала возведена на полную высоту насыпкой грунта. При сооружении гидроотвала в основном производят безэстакадный, эстакадный, пионерно-торцевой намывы и их различные разновидности. Пионерно-торцевой намыв используется для складирования породы в воду, овраги, выемки, а также для создания узкопрофильных сооружений. Пульпа выливается из торца трубопровода, который по мере намыва площадки удлиняется. В зависимости от состава грунта трубопровод располагают на эстакадах или непосредственно на намытом грунте (при подаче песчаного или глинистого грунта в виде кусков и комьев).

Гидроотвалы располагаются в границах земель, малопригодных для сельскохозяйственных целей: на заболоченных участках, в балках, оврагах, выработанных пространствах карьеров. Рекультивация гидроотвалов ведётся в основном в сельскохозяйственных и лесохозяйственных направлениях. На восстанавливаемой территории для уменьшения усадки в ядре гидроотвала, а также предотвращения заболачивания намыв производят послойно — слой мелкозернистых пород (глины, суглинки) перекрывают слоем крупнозернистого песчаного грунта. Последующее покрытие поверхности плодородным слоем почвы производится обычным или гидравлическим способом. Особую опасность представляют аварии на гидроотвалах: прорыв ограждающих дамб; перелив воды через гребень дамбы прудка-отстойника (в результате закупорки водосбросных трубопроводов). Борьба с авариями: понижение уровня воды в гидроотвале путём ввода в работу резервных водосбросных колодцев и насосных станций; возведение аварийной дамбы ниже прорванной и др. К отвалам, возводимым гидравлическим способом, относят также хвостохранилища (шламохранилища), золотоотвалы и др.