Тема. «Оценка технического состояния и организация натурных наблюдений в шламонакопителях фосфогипса» (стр. 3 )

По III очередь производства ЭФК была сразу запроектирована и построена система гидравлического удаления и гидроскладирования отходов в накопителе намывного типа, т. е. в гидроотвале. Технология сухого способа удаления и

складирования фосфогипса не предусматривает нейтрализацию отходов и поэтому эта система по существу работает в кислом режиме эксплуатации. А технология гидротранспорта и гидроскладирования отходов, напротив, предусматривает нейтрализацию удаляемой пульпы фосфогипса при помощи известкового молока и поэтому эта система по существу работает в нейтральном режиме эксплуатации. Начиная с III очереди завод стал переходить на систему гидротранспорта и гидроскладирования отходов и во второй половине 80-х годов все три очереди производства ЭФК переведены на эту систему. Вызвано это рядом недостатков и неудобств сухого способа, негативно сказывавшихся на производственной деятельности завода.

В связи с принятым решением и полном переходе СХЗ на системы гидроудаления и гидроскладирования отходов были проведены необходимые исследования и разработаны рекомендации по реконструкции сухого отвала под гидроотвал фосфогипса, а также рекомендации по использованию отходов отвала для возведения дамб обвалования и устройства противофильтрационных экранов нового накопителя. На основе этого была разработана проектно-сметная документация гидроотвала фосфогипса I и II очередей.

При проектировании шламонакопителя были приняты следующие исходные данные: мощность производства-305 тыс. т аммофоса (P2O5) в год; количество фосфогипса в пересчете на сухой дигидрат-1200 тыс. т/год; количество пульпы-900 м3/час при консистенции 1:5; режим работы-365 дней в году, 24 часа в сутки; срок эксплуатации шламонакопителя-5 лет; сейсмичность района-7 баллов.

Накопитель состоит из 2-х секций общей площадью 69,4 га (рис 1.1). В начальный период намыв накопителя осуществляется в естественное понижение, замкнутое первичной дамбой, отсыпаемой из суглинистого местного грунта при разработке чаши накопителя. Гребень дамбы будет расположен на отметках 725 м (I секция) и 729 (II секция). По гребню дамбы шириной 6 м будут распологаться 2 нитки пульпопровода диаметром 400 мм и эксплуатационная дорога с щебеночным покрытием. Заложения внутренних откосов 1:4, наружных 1:2. На рис.1.2 показаны поперечный разрез накопителя СХЗ.

Противофильтрационные экраны основания и откосов накопителя двухслойные с дренирующей прослойкой. Они имеют следующее строение: на спланированное ложе укладывается слой уплотненного местного суглинка толщиной 0,4 м и поверх него стабилизированная полимерная пленка толщиной 0,2 мм; на пленку отсыпается дренирующий слой из местного песчано-гравелистого грунта толщиной 0,7 м; затем укладывается второй слой уплотненного местного суглинка толщиной 0,4 м, сверху которого устраивается ленточные двухслойные дренажи с защитным слоем из обезвоженного фосфогипса.

Между секциями устраивается разделительная дамба из суглинистого грунта высотой 12 м с заложениями откосов 1:4. На каждой секции устраиваются по 2 водосбросных колодца для отвода осветленных вод в оборотное водоснабжение предприятия.

В процессе эксплуатации гидроотвала III-очереди 13 декабря 1987 г. произошло локальное разрушение юго-западной ограждающей дамбы карты №2 на участке между пикетами 5 и 6 напротив сбросной шахты №2. Верхняя часть дамбы высотой 5,5-6м и длиной около 15м была смыта на всю её ширину прорвавшейся из накопителя осветленной водой. Полиэтиленовая пленка (оба слоя) экрана по краям промоины была срезана напором воды и улеглась на дне её по ходу потока, чем собственно предотвратила дальнейшее разрушение дамбы на большую глубину.

В результате данной аварии из карты №2 вытекло порядка 70-75 тыс. м3 в основном жидкой фазы пульпы, которая по сухому логу попала в канал Даргом и в далее р. Зеравшан. По заключениям специалистов причинами аварии послужили следующие факторы:

- размыв волновыми воздействиями пригрузочного слоя экрана на откосе дамбы и оголение полиэтиленовой пленки, которая на данном участке под воздействием солнечных лучей потеряла эластичность и получила трещины;

- превышение уровня наполнения пульпой карты №2 с разницей между отметками поверхностей гребня и воды всего 10см (вместо требуемой 0,5м), что увеличило проникновение воды из накопителя в тело дамбы через трещины в экране;

- проявление просадочных явлений в теле дамбы результате обводнения фильтрующими водами материалов, уложенных здесь с недостаточным уплотнением 1,51-1,58 т/м3 (в место требуемой плотности 1,57-1,6 т/м3).

Рис. 1.2 Поперечное сечение хвостохранилища в штате Техас (США).

1-пульповод; 2-водосбросной колодец; 3-драглайн; 4-дамбы наращивания из фосфогипса;

5-намытый фосфогипса; 6-дренажная система; 7-отводная канава; 8-первичная дамба из глины.

Однако, несмотря на накопленный опыт проектирования, изысканий, расчета и строительства накопителя, улучшение качества материалов, средств контроля, предотвращения аварий и нарушений а также повышение общего уровня знаний и инженерных решений, опасность серьезных аварий и социально-экологических нарушений на накопителях нельзя исключить и в будущем. Поэтому анализ надежности и социално-экологической безопасности накопителя должен, во первых, исходить из потенциальной возможности наступления различных нежелательных событий и состояний, во вторых, учитывать самые разнообразные причины их реализации.

Анализ этих аварий позволил выделить наиболее распространенные формы разрушений на низовом откосе дамб накопителей.

1. Перелив воды через гребень дамбы с ее размывом и последующим разрушением, который является наиболее опасной аварией.

2. Оползание (или оплывание) значительного объема грунта с последующим обрушением откоса.

3. Развитие опасных деформаций (осадок, трещин, каверн и пр.) на гребне и низовом откосе дамб.

4. Появление сосредоточенных путей фильтрации из-за суффозионных процессов, происходящих (при недостаточном уплотнении грунтов) в основании накопителя в местах боковых примыканий, возле коллекторов и др.

низкий уровень и ошибки проектирования, заключающиеся в некачественном проведении инженерно-геологических изысканий; введение строительных работ с отступлением от проекта; ошибки эксплуатации, заключающиеся в нарушении режима заполнения емкости фосфогипсом: сокращении размеров надводного пляжа намыва и приближении отстойного пруда к дамбе, подъеме уровня воды в нем выше предельно допустимой отметки и т. п. а также отсутствие натурных наблюдений и КИА;Стихийные бедствия (землетрясения, продолжительные ливни и интенсивное таяние снега, ведущие к переполнению гидроотвала водой и др.)

Рис. 1.3. Схема шламонакопителя Самаркандского химического завода.

1-пионерная дамба; 2-надэкранный ленточный дренаж; 3-ленточный дренаж экрана; 4-сборные надэкранные коллекторы; 5-сборные коллекторы экрана; 6-водосбросные колодцы; 7-секция № 1; 8-отстойный пруд; 9-водосбросной коллектор.

Рис. 1.4 Разрез А-А Самаркандского химзавода.

1-пионерная дамба; 2-надэкранный ленточный дренаж; 3-ленточный дренаж экран;

4-защитный слой из фосфогипса; 5-слой уплотненного суглинка; 6-дренирующий слой;

7-полимерная пленка; 8-слой уплотненного суглинка; 9-основание; 10-отстойный пруд;

11-засыпка естественного понижения суглинка.

1. 2.Общие положения о технической состоянии накопителя

Данная методика предназначена для оказания практической помощи при проведении обследование технической состоянии и надежности хранилищ отходов фосфорсодержащих минеральных удобрений.

При обследовании на каждом объекте предусматривается выполнение следующих видов работ:

а) сбор и анализ имеющейся технической документации (проектной, строительной и эксплуатационной), ознакомление с результатами специальных исследований, если таковые проводились на объекте;

б) уточнение состава сооружений их объемно-планировочных и конструктивных решений, примененных видов стройматериалов и соответствия использования сооружения проектному назначению;

в) ознакомление с инженерно-геологическими условиями оснований сооружении возможными проявлениями в них аномальных явлений процессов в периоды строительства и эксплуатации;

г) ознакомление с данными натурных наблюдений на объекте по показаниям контрольно-измерительной аппаратуры (КИА) и сейсмометрической аппаратуры (СМА), если таковая предусмотрена на объекте, а также результатами натурных обследований;

д) выяснение фактов возникновения аварийных ситуаций, аномальных деформаций, фильтрации воды, трещинообразования и повреждений в конструкциях сооружений, в их основаниях и береговых склонах, с установлением вызвавших их причин, включая проектные, строительные и эксплуатационные недоработки, дефекты и нарушения;

е) определение степени физического износа конструкций сооружений предварительные проверки несущей способности и устойчивости, в. т.ч. и сейсмической, отдельных конструкций и элементов, вызывающих сомнения в их надежности;

ж) оценки технического состояния и надежности сооружений с установлением пригодности или непригодности их для дальнейшей эксплуатации, включая выявлении потребности и целесообразности затрат на ремонт, восстановление и усиление объектов.

При оценке технического состояния и безопасности (далее – «оценка безопасности») следует подразделять хранилища на различные типы:

по способам устройства (плотинные, наливные, постепенного возведения, бесплотинные);

в зависимости от рельефа (овражные, равнинные, овражно-авнинные, пойменные, косогорные, котлованные, котловинные);

в зависимости от емкости (крупные с проектным объемом свыше 1 млн. куб. м, средние с проектным объемом от 100 тыс. куб. м до 1 млн. куб. м, мелкие с проектным объемом менее 100 тыс. куб. м);

по функциональному назначению (отвалы отходов, гидроотвалы отходов, шламонахранилища и. т.п.).

Оценка безопасности хранилища включает:

- изучение материалов и данных, представленных собственником сооружения и эксплуатирующей организацией (заказчиком), натурное обследование объекта;