Тема. «Оценка технического состояния и организация натурных наблюдений в шламонакопителях фосфогипса» (стр. 2 )

Постоянно возрастающие нагрузки на природную среду, связанные с техногенной деятельностью человека, несовершенством используемых технологий производства, несоблюдением правил эксплуатации и даже нарушениями регламентных требований – все это ведет к постоянному ухудшению экологической остановки в республике практически повсеместно. Одними из основных источников загрязнения, например, водной и грунтовой экосистем служат многочисленные накопители промышленных отходов и сточных вод, особенно содержащих вредные и токсичные вещества. Из них наибольший вред окружающей среде, естественно, причиняют те накопители, которые находятся в технически неблагополучном состоянии. Положение дел усугубляется еще тем, что на неблагополучных объектах нередко возникают аварии, приводящие к крупномасштабным загрязнениям с тяжелыми последствиями для окружающей среды.

Теории эксплуатации сложных технических систем (какими являются шламонакопители отходов) как научно-прикладная дисциплина начала формирования примерно в 60-70 гг. ХХ века, а применительно к оценке состояния эксплуатируемых гидросооружений ее методы начали применяться лишь с конца 80-х начала 90-х годов причем до сих пор они носят весьма ограниченный характер.

Эксплуатационная надежность тесно связана с технической диагностикой, натурными и контрольными наблюдениями за состоянием сооружения.

Натурными наблюдения преследуют три основные цели: контроль и прогноз состояния сооружений; проверка и уточнение ограничений предусмотренных проектом, на нагрузки режимы эксплуатации; получение натурных данных о поведении сооружений для проверки и уточнения теоретических и лабораторных методов анализа работы сооружений

Для обеспечения нормальной и надлежащей эксплуатации накопителей отходов должны быть, разработаны методики по оценке технической состоянии и рекомендации по безопасной эксплуатации различных систем удаления и накопления отходов, Эти рекомендации включают также вопросы контрольных наблюдений за поведением объектов, методы и способы устранения повреждений, аварий и других неблагоприятных последствий, возникающих на них по различным причинам.

В настоящее время техническая диагностика гидротехнических сооружений находится в стадии становления. Предпринимаются попытки решения основных ее задач: определение вероятностных закономерностей аварий, установление критериев безопасной эксплуатации. Немногочисленные данные, приведенные в литературе по этой проблемы, не систематизированы, порой противоречивы и часто недоступны эксплуатационниками из-за чрезмерной теоретизации, недостаточной методической разработки оценки технического состояния гидротехнических сооружений в процессе длительной эксплуатации.

Накопленный опыт показывает, что на многих предприятиях отрасли не уделяется должного внимания участкам (цехам) по эксплуатации складских хозяйств (шламонакопители, хвостохранилища и сухие отвалы), что нередко приводило и при сохранении такого положения будет приводить к выходу из строя и авариям накопителей отходов и в результате этого к перебоям в работе предприятий.

На основе статистической обработки повреждений и аварий на складских хозяйствах отходов промышленных предприятий выявлено, что удельный вес причин приводящих к неблагоприятным последствиям в результате неправильной эксплуатации систем удаления и складирования отходов превышает 65% устранение только этих причин может фактически более чем в 2 раза повысить эффективность работы складских хозяйств предприятий отрасли.

Приведенные данные указывают на необходимость удаления специального внимания вопросам эксплуатации рассматриваемых система, комплектования специалистами соответствующих подразделений и оснащения их всем необходимым для работы. Ввиду отсутствия нормативно-методических документов по эксплуатации систем гидроудаления и гидроскладирования фосфогипсов в отрасли, эта задач является актуальной.

Особенно актуально это задача для грунтовых плотин и дамб, получивших наибольшее распространение в качестве подпорных сооружений.

В связи с этим основной целью данной диссертации является разработка методики оценки технического состояния и рекомендации по натурным наблюдениям накопителей отходов фосфорсодержащих минеральных удобрений.

Для достижения поставленной цели предусматривается выполнить следующие основные задачи:

- общие сведения о техническом состоянии объектов. Параметры и критерии эксплуатационной надежности накопителей. Причины и последствия изменения состояния сооружении;

- технические обследования объектов. Основные принципы технической диагностики состояния накопителей фосфогипса;

- оценка технического состояния, степени износа и надежности объектов.

-Оценка целесообразности затрат на восстановление и реконструкцию накопителей;

-Организация натурных наблюдений на накопителях;

Научная новизна работы заключается в следующем:

- Разработано методики оценки технического состояния позволяющее определить степени износа и надежности объектов. Оценить целесообразности затрат на восстановление и реконструкцию накопителей;

- разработано рекомендации по организации натурных наблюдений накопителях.

Практическая значимость - Использование разработанной методики обследования технического состояния объекта в практике эксплуатации шламонакопителей позволяет глубже познать работу сооружений и процессов, в них происходящих, значительно повысить вероятность своевременного выявления процессов, ведущих к авариям, дать научное обоснование методам и объемам ремонтных работ.

Использование рекомендации позволяет правильно эксплуатировать систему удаления и складирования отходов и повышает эффективность работы накопителей позволит своевременно устранить причины, приводящие к неблагоприятным последствиям.

Результаты исследований могут быть использованы проектными организациями, а также химическими заводами по производству фосфорсодержащих минеральных удобрений.

Глава 1. ТЕХНИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЯ НАКОПИТЕЛЕЙ

ФОСФОГИПСА

1.1 АВАРИИ И НАРУШЕНИЯ НА НАКОПИТЕЛЯХ ПРИЧИНЫ И РОЛЬ

СОЦИАЛЬНО-ЭКОЛОГИЧЕСКОГО ФАКТОРА

В результате отказов и неисправностей в накопителях возникать аварий и чрезвычайные техногенные ситуации. В истории эксплуатации накопителей зафиксированы многочисленные случим аварий в накопителях отходов, некоторые из них привели серезьным экономическим, экологическим и социальным потерям, убыткам и ущербом.

Примерами таких серезьных аварий являются следующее:

Хвостохранилища Стебниковского калийного завода. Грунтовая плотина высотой 14м была возведена для создания хранилища отходов Стебниковского калийного завода (Украина). 15 сентября 1983г. 9 час 30 мин. Была обнаружена просадка гребня плотины до 4м на участке длиной до 60м. В 14 час через поперечные трещины стали просачиваться находившейся в хранилище рассолы. 18 час 15 мин. Произошел прорыв плотины в результате, которого образовался проран шириной 55 м по гребню и 20 м в нижней части плотины. Через проран в течение трех часов вылилась около 5 млн. м3 токсичных отходов с загрязнением р. Днестр.

В результате были загрязнены и отравлены воды рек, что привело к массовой гибели рыбы, затоплены десятки гектаров сельхозугодий, временно прекращено водоснабжение многих населенных пунктов и предприятий расположенных в бассейны р. Днестр. Причинен значительный материальный ущерб.

Как показало расследование, строителями при попустительстве проектировщиков были допущены грубые нарушения строительных норм и правил, а также проектной технологии укладки грунтов в тело плотины которые и привели к катастрофическим последствиям.

В шламохранилища фосфогипса в штате Техас (США). Хранилища равнинного типа площадью 44 га и высотой 30м рассчитано на 12 лет складирования. Прямоугольная в плане площадка ограждено пионерной дамбой из глинистого грунта высотой до 2м. Фосфогипс подавался в отвал путем гидротранспорта равномерно по периметру, при этом поярусные дамбы обвалования возводились из складируемого материала. Для дренирования внешней зоны хранилища по основанию были уложены поперечные дрены из песка шириной по 6м, длиной 107м и шагом через 30м, с выходом за первичную дамбу. На восточной стороне накопителя дрены были выполнены из гончарных труб с отсыпкой гравием и песком. Необходимость устройства на этой стороне трубчатого дренажа была вызвана тем, что здесь расположен отстойный пруд и были установлены водосбросные сооружения (шахтные колодцы). Для отвода воды из дрен по периметру накопителя была открыта водоотводящая канава. На рис. 1.1 и 1.2 приведены план, конструкция ограждающих дамб и схема возведения шламонахранилища в Техасе.

Эксплуатация шламохранилища началось в 1962 г., а в 1966 г., когда высота намыва достигла 10м, произошел оползень на южной стороне шламо-нахранилища, в результате чего вытекло около 100 тыс. м3 фосфогипса. Основные причины аварии, по мнению специалистов США, заключались в недостаточной эффективности песчаных дрен, что привело к высачиванию фильтрационной воды на откос и к потере структурной прочности фосфогипса. При ликвидации последствий аварий была уложена, на намытой высоте (8-10м), дополнительная дренажная сеть из поперечных, трубчатых перфорированных дрен диаметром 50мм, обсыпанных слоем гравия кроме того была установлены пьезометры для наблюдения за уровнем фильтрационного потока.

Шламохранилище было успешно возведено до высоты 30 м, после чего оно было законсервировано.

Самаркандский химический завод. Гидроотвал III очереди Самаркандского химзавода. Накопитель состоит из 2-х секций. Основными видами отходов производства на заводе служат фосфогипса и солесодержащие стоки. До конца 1985 г. на Самаркандском химзаводе (СХЗ) действовали две очереди производства экстракционной фосфорной кислоты (ЭФК)

Рис. 1.1. План шламонакопителя в штате Техас (США).

1-первичная дамба; 2-песчаные ленточные дрены;

3-трубчатые дрены; 4-водосбросные колодцы;5-дренажная канава.

(I и II). В 1986 г. была пущена в эксплуатацию еще одна, III очередь производства (ЭФК) удаление и складирование отходов (фосфогипса) с первых двух очередей длительное время производились так называемым «сухим» способом, включающим ленточные конвейеры от цехов ЭФК до узлов пересыпки (разгрузки) и далее автотранспортная перевозка (самосвалами) отходов до места складирования в накопителях насыпного типа, т. е. в сухом отвале