Система для експлуатації вугільного відвалу

Винахід стосується гірничої справи та може бути використаний у процесі спорудження та експлуатації вугільних відвалів (териконів), які шкідливо впливають на довкілля внаслідок самозапалення породи та забруднення ґрунтових вод шкідливими водами техногенного масиву. Відомою є система для переробки вугільного породного відвалу, що описана при реалізації способу утилізації вуглецьвміщуючи х компонентів відвалу, яка містить вугільний масив, що заскладований поярусно та покритий зверху термостійким матеріалом, технологічні свердловини, які розміщені всередині масиву [1]. Відома система є малоефективною, оскільки при її роботі відбувається забруднення довкілля забрудненими водами, які стікаючи з поверхні відвалу, вилуговують при цьому породу, та поступають із шкідливими домішками у ґрунтові (підшкірні) води. Найближчим за технічною суттю до системи, що заявляється, є відома система, яку обрано за прототип [2], яка включає вугільний масив, заскладований поярусно та покритий зверху термостійким матеріалом, технологічні свердловини, розміщені всередині масиву для відводу з нього шкідливих речовин (переважно газу), а також гідроізоляційний базовий шар, на яку складують породу, та має наступні ознаки, спільні з ознаками пропонованого технічного рішення, а саме: - наявність базової гідронепроникної підстилки, на яку поярусно заскладована дроблена вугільна порода; - наявність підпірних стінок для укріплення кожного ярусу та запобігання зсуву; - наявність ізоляції зовнішньої поверхні вугільного відвалу; - розміщення трубної системи всередині відвалу для відводу газів, що утворюються від загорання горючих компонентів вугільного масиву; - спорудження в основі відвалу системи для збору та відводу рідких речовин. Недоліком даної системи є також низький захист ґрунтови х вод від забруднення при експлуатації системи. Крім того виконувати гідронепроникний шар всередині відвалу шляхом відпалу горючих компонентів, що містяться в ньому, та забезпечити його якісне виконання та непроникність практично дуже важко та неефективно. В основу винаходу поставлено задачу підвищити надійність та ефективність експлуатації вугільного відвалу за рахунок запобігання проникнення в ґрунтові води шкідливих елементів (флюїдів) при роботі системи. Поставлена задача вирішується таким чином, що у системі, яка містить базову гідронепроникну базову підстилку, дроблену породу, заскладовану поярусно, підпірні стінки для укріплення кожного ярусу, ізоляцію зовнішньої поверхні вугільного відвалу, трубн у систему для відводу із відвального масиву газів, що утворюються від загорання горючих компонентів, а також систему в основі відвалу для збору рідких речовин, згідно з винаходом, система для збору рідких речовин виконана по периметру відвалу у вигляді траншеї, заповненої рідиною, траншея та приповерхневий шар масиву з'єднані перфорованою трубою, причому перфорація виконана в частині труби, що розміщена всередині масиву, поздовж його поверхні та на частині труби, яка напрямлена в сторону ізоляції поверхні відвалу, а неперфорований кінець труби, який виходить за межі відвалу, підключений до помпи для подачі рідини. Причинно-наслідковий зв'язок між відрізняючими ознаками винаходу і те хнічним результатом полягає в тому, що: - система для збору рідких речовин, яка виконана по периметру відвалу у вигляді траншеї, заповненої рідиною, дозволяє збирати стічні води забруднені вилугованими компонентами вугільної породи, та запобігає їх проникненню у ґрунтові води; - з'єднання траншеї та приповерхневого шару вугільного масиву перфорованою трубою направлене на збір стічних вод та їх організований відвід з відвалу до траншеї; - виконання перфорації в частині труби, що розміщена всередині масиву, поздовж його поверхні та на частині труби, яка напрямлена в сторону ізоляції поверхні відвалу, дозволяє ефективно проводити збір атмосферних опадів відразу з поверхні відвалу та не допускає їх проникнення всередину відвального масиву і поза його межі; - підключення неперфорованого кінця труби, який виходить за межі відвалу, до помпи є необхідним для подачі робочої рідини у приповерхневі шари відвалу. Техніко-економічними перевагами пропонованої системи є те, що при використанні пропонованої системи покращують ефективність експлуатації вугільного відвалу, а також зменшують техногенне навантаження на довкілля. На фіг. показана система (розріз) для експлуатації вугільного відвалу, яка містить: похилу в різні боки гідронепроникну базову дренажну підстилку 1, на яку поярусно заскладований масив 2 вугільної породи, по контуру якого виконані підпірні стінки 3. Зовнішня поверхня масиву 2 має ізоляційну стінку 4, а всередині масиву 2 в приповерхневому шарі розміщена труба 5 з перфораційними вікнами 6. По контуру основи масиву 2 розміщена траншея 7 з робочою рідиною. Неперфорований кінець 8 труби 5, який виходить за межі відвалу, підключений через патрубок 9 до помпи 10 для подачі рідини. В траншеї 7 розміщений забірник 11 всмоктувальної помпи, при допомозі якої через трубні колектори 12 і 13 до труб 5 подається суспензія. Вентилі 14, 15 використовують для регулювання подачі (відводу) робочої рідини із траншеї 7 в тр уби 5 та відводу фільтрату через дренажну 16 тр убу відповідно. Система працює наступним чином. Через нещільності ізоляційної стінки 4 атмосферні опади попадають у перфораційні вікна 6 труби 5 та стікають при відкритому вентилі 14 неперфорованої труби 8 у траншею 7. Частина води, яка не потрапила у тр уби 5, проходить через заскладований вугільний масив 2 і поступає при відкритому вентилі 15 з похилої гідронепроникної базової дренажної підстилки 1 по дренажній трубі 16 також в траншею 7. Дренажна труба 16 має в межах масиву перфорацію (на фіг. не показана), а похилість підстилки 7 в різні боки дозволяє стічній воді рівномірно потрапляти у різні частини траншеї 7. У випадку переповнення траншеї 7 стічною водою включають помпу 10 для відводу вод на поверхню для утилізації. В цей час тимчасово перекривають вентиль 15 і збирають води тільки через трубну 5 систему. Таким чином, води, що забруднені вилугуваними компонентами вугільної породи, не проникають у ґрунтові води. Більш ефективна робота системи експлуатації вугільного відвалу досягається тим, що до води, яка зібралася у траншеї 7 додають вапнякову суспензію, яку в разі загорання горючих компонентів відвалу 2, при допомозі помпи 10, підключеної до патрубка 9, а також забірника 11 подають під тиском через трубу 5 всередину масиву. При цьому робоча рідина подається через трубні колектори 12, 13, розміщені навколо масиву 2 у труби 5. Робоча рідина, що вміщує кальцій, сприяє процесові цементування приповерхневого шару масиву 2 та його зовнішній ізоляції 4. Покращення стану ізоляції 4 і виконання її без порожнин зводить до мінімуму проникнення атмосферного повітря у відвал 2, тобто запобігає процесові самозапалення вугільної породи. Така дія сприяє також цементації бортів відвалу 2, укріпленню підпірних стінок 3 та запобігає зсуву породи. В останньому випадку через помпу 10 закачують цементний розчин. Крім того, при дегазації відвалу є можливим використання труб 5 та помпи 10, яку включають у роботу в режимі відсосу газів, депресуючи масив 2. Таким чином, згідно з пропонованим технічним рішенням підвищується ефективність експлуатації вугільного відвалу за рахунок спрощення проведення будівельних робіт при реалізації природоохоронних заходів та відбувається зменшення техногенного навантаження на навколишнє середовище. Джерела інформації: 1. Авт. свід СССР №1040155, кл. Е21С43/00. Опубл. 07.09.1983. Бюл. №3. 2. Авт. свід СССР №1314067, кл. Е21С43/00, C10J5/00. Опубл. 30.05.1987. Бюл. №20 - прототип.