27.Организация карьерного водоотлива

ВОДООТЛИВ (а. water pumping, water drainage; н. Wasserhaltung; ф. exhaure; и. desague) — удаление шахтных и карьерных вод из горных выработок. Приподземной разработке различают главный водоотлив, предназначенный для откачки общешахтного притока воды, и участковый водоотлив — для перекачки воды из отдельных участков шахты к водосборникам главного водоотлива (реже непосредственно на поверхность земли). В редких случаях применяется центральный водоотлив, когда несколько шахт имеют общую водоотливную установку, и региональный, обеспечивающий водоотлив всего района в целом.

В зависимости от местоположения главных водосборников карьерный водоотлив разделяется на открытый, подземный и комбинированный, включающий элементы открытого и подземного (рис. 3).  При открытом водоотливе водосборники с насосными станциями располагают на самых низких отметках карьера. Водосборники главных водоотливов сооружаются при притоках воды более 50 м³/ч и рассчитываются на приём не менее 3-часового нормального притока воды. Насосные станции сооружают у водосборников и оборудуют водоотливными установками, производительность которых должна обеспечивать откачку максимального суточного притока воды за 20 часов; дополнительно предусматриваются резервные насосы. В районах, где притоки ливневых вод могут в несколько раз превышать нормальные, насосы главных водоотливов выполняют плавучими.  При открытом водоотливе на обводнённых карьерах применяют в основном высокопроизводительные низконапорные насосы. Нагнетательные трубопроводы прокладываются на нерабочих бортах карьеров. В зимнее время водоотливные установки, нагнетательные трубопроводы, а также водоотводные канавы защищаются от промерзания. При подземном водоотливе в карьере вода перекачивается или отводится в специальные дренажно-водоотводные выработки (штреки), пройденные с уклоном в сторону водосборника с насосной камерой, откуда она откачивается насосами на поверхность через водоотливные стволы или скважины в поверхностные водотоки или водоёмы. При этом используются в основном те же насосы, что и при шахтном водоотливе. При проходе шахтных стволов и разрезных траншей применяются вспомогательные насосы (центробежные спиральные, секционные, консольные, турбонасосы и др.) производительностью 5-130 м³/ч и напором 30-100 м.

28.Организация вертикального дренажа и бурение скважин

Вертикальный дренаж - вид дренажа, позволяющий с помощью дренажных скважин управлять водным и солевым режимами почв; один из новых способов мелиорации. Применение вертикального дренажа позволяет автоматизировать процесс управления водным режимом почв, что обеспечивает более стабильные и высокие урожаи, полностью механизировать строительные работы, в 3-5 раз увеличить производительность труда, более экономно расходовать водные ресурсы.Вертикальный дренаж подразделяется на систематический дренаж (равномерное расположение водозаборных скважин на площади по углам квадратной или треугольной сетки), выборочный дренаж (скважины устраивают только на отдельных избыточно увлажнённых участках), береговой дренаж (линейная система скважин, ограждающая территорию от подтопления со стороны реки, водохранилища, озера), комбинированный дренаж (сочетание скважин с горизонт, дренажем).

Вертикальный дренаж применяют для регулирования водного режима почв путём создания:

осушительно-оросительных систем с использованием каптируемых скважинами подземных вод на дождевание;

для регулирования уровня грунтовых вод; для ограждения мелиорированных. площадей от притока грунтовых вод со стороны, от подтопления из рек, озер, водохранилищ;

для снижения напорности подземных вод и уменьшения (регулирования) притока воды в осушаемый пласт из глубинных напорных горизонтов;

для использования безнапорных и напорных подземных вод с осушаемого массива для орошения прилегающих суходолов, водоснабжения населенных пунктов, ферм и т.д.

Осушительно-оросительные системы вертикального дренажа - совокупность ГТС (скважин, оградительных и водоотводящих каналов, шлюзов, бассейнов-накопителей и др.), дождевых агрегатов, подземных или поверхностных трубопроводов, пунктов управления и средств автоматики.

Бурение дренажных скважин

Качественно проведенные дренажные работы не видимы глазу, но, как правило, высокоэффективны. В их функции входит предупреждение скопления поверхностных или подземных вод. Все зависит от того, что конкретно требуется осушить. Дренажные работы проводятся и в садово-парковом хозяйстве, дабы лишняя влага не затопила молодые ростки и не сделала почву слишком влажной. Но опять же отметим, что бурение дренажных скважин в первую очередь необходимо для промышленного горнодобывающего производства. В быту, дренажные скважины выполняются крайне редко, но иногда они все же необходимы.

К примеру, дренажные скважины используют, когда подвал под домом постоянно заполняется водой. Народные умельцы умудряются сами сконструировать нечто вроде водоотсасывающего насоса, но такие методы малоэффективны и помогают лишь в частных случаях. Лучше прибегнуть к помощи специалистов. А вот еще одна вероятность: скажем, вы задумали строительство дома, а местность, где он будет стоять, не совсем удовлетворительна для фундамента (болотистая или просто влажная земля) -  в этом случае необходимо будет пробурить одну или несколько дренажных скважин.

Дренаж бывает нескольких типов: горизонтальный, вертикальный и комбинированный. Горизонтальный дренаж - это некая система желобов, соединенных воедино (в основном применяется в сельском хозяйстве). Комбинированный дренаж - включает в себя горизонтальный дренаж, который соединен с системой водоотливных колодцев, забирающих лишнюю влагу. Вертикальный дренаж (дренажные скважины) - выполняется в виде скважин с насосно-силовым оборудованием. Желательно, чтобы водоподъемная часть и лоток были расположены на водоупорном слое, тогда работа такого устройства будет наиболее высокоэффективной.

Бурение дренажных скважин проходит обычно без каких-либо определенных сложностей. Материалом для  изготовления труб служит высокопрочная пластмасса. Особое внимание нужно уделить дренажным насосам. Они малогабаритны и легко транспортабельны. Необходимость в проведении ремонтных работ этих агрегатов и другой, связанной с отводом воды, техники практически исключена, так как они проверены годами долгосрочного использования.

 

30.Способы и методы осущения карьеров

Осушение карьеров

Существуют три способа осушения угольных карьеров. 1. Бесшахтный (поверхностный), при котором осушение осуществляется с поверхности при помощи глубинных насосных установок. 2. Подземный, при котором осушение производят при помощи системы дренажных выработок, оборудованных забивными сквозными фильтрами, водопонизительными колодцами, водосборниками, насосными установками и. т. д. 3. Комбинированный, предусматривающий комплексное применение возможностей бесшахтного и подземного способа осушения.

Непременным условием применения бесшахтного способа осушения карьеров является значительно большая водопроводимость пород, залегающих в почве полезного ископаемого по сравнению с водопроводи-мостью вскрышных пород. При этом должна быть гидравлическая связь верхних водоносных горизонтов с нижними. Если нет естественной такой связи, то сооружают дренажные устройства.

Как показал опыт осушения многих карьеров, применение .бесшахтного способа ограничено низкой водопроводимостью пород кровли полезного ископаемого.

Способ осушения и выбор технических средств определяют в каждом отдельном случае в зависимости от конкретных гидравлических условий.

31.Способы утилизации карьерных вод

Карьерные воды могут быть реализованы разрезами в нескольких направлениях. Основные направления использования:

1) использование карьерных вод на собственные нужды предприятия;

2) реализация карьерных вод сторонним предприятиям и организациям;

3) сброс очищенных карьерных вод в природные водоемы.

Карьерные воды используются в следующих основных и вспомогательных процессах производственной деятельности разрезов: пылеподавление,

профилактика самовозгорания породных отвалов, получение тепловой энергии, получение сжатого воздуха, буровзрывные работы, обслуживание транспортно-дорожных механизмов, гидромеханизация вскрыши.

Замена воды, используемой в производстве на карьерные воды в процессах, технические требования к которым удовлетворяют качественным показателям карьерных вод, оказывает положительный экономический и экологический эффект при экономии воды питьевого качества.

При реализации карьерных вод сторонним предприятиям и организациям, которые постоянно нуждаются в больших объемах воды и находятся в непосредственной близости от разрезов, наиболее рентабельно использовать воду для предприятий смежного производства, котельных, дорожно-транспортных служб, сельских хозяйств.

Наибольший объем карьерных вод целесообразно использовать в сельском хозяйстве. С этой целью была проведена комплексная оценка качества воды и соответствие ее качественных показателей требованиям, предъявляемым при орошении. При этом учитывались агрономические, технические и экологические критеррии

41) Рекультивация земель, загрязненных тяжелыми металлами. Загрязнение почв тяжелыми металлами приводит к образованию кислой или щелочной реакции почвенной среды, снижению обменной емкости катионов, потери питательных веществ, к изменению плотности, пористости, отражательной способности, к развитию эрозии, дефляции, к сокращению видового состава растительности, ее угнетению или к полной гибели. Прежде, чем начать рекультивацию таких земель необходимо установить источник и причины загрязнения, провести мероприятия по снижению выбросов, локализации или ликвидации источника загрязнения. Только при таких условиях может быть достигнута высокая эффективность рекультиваци-онных работ. Ориентиром для разработки состава работ по рекультивации земель в первую очередь служит приоритетное вещество, вызывающее ухудшение экологического состояния почв и качество сельскохозяйственной продукции, а ожидаемая подвижность других опасных веществ должна регулируется специальными или комплексными мероприятиями. Рекультивация земель, загрязненных тяжелыми металлами, осуществляется с использованием следующих способов: 1)Культивирование устойчивых к загрязнению культурных и дикорастущих растений. На загрязненных землях сельскохозяйственного назначения проводится реорганизация и переориентация сельскохозяйст- венного производства за счет введения новой структуры растениеводства, переходят к выращиванию культур, не идущих напрямую в пищу человека.  2) Рекультивация почв с помощью растений (фиторекультивация), способных накапливать тяжелые металлы в вегетативных органах. Установлено, что дерево за вегетационный период вдоль автомобильной дороги способно накапливать в себе количество свинца, равное его содержанию в 130 кг бензина, поэтому в населенных пунктах с загрязненными районами листовой опад целесообразно собирать и утилизировать. Для очистки почв от цинка, свинца и кадмия необходимо выращивать большой горец, от свинца и хрома – горчицу, от никеля - гречиху и т.д., при загрязнение радиоактивными изотопами можно использовать вику, горох, люцерну, махорку. 3) Регулирование подвижности тяжелых металлов в почве. Поглощение тяжелых металлов растениями зависит от содержания их подвижных форм в почве. Существование подвижных форм определяется свойствами и плодородием почв, биогеохимическими процессами, интенсивностью и объемами поступления тяжелых металлов в почву, выносом растениями. Поведение тяжелых металлов в почве и способы управления их содержанием вытекают из теории геохимических барьеров, а рекультивация загрязненных почв сводится к созданию дополнительных барьеров, управлению существующими барьерами или к ослаблению некоторых из них. Почвы, тяжелые по механическому составу и имеющие высокое плодородие, содержат меньше подвижных форм тяжелых металлов, чем почвы легкие и малопродуктивные. Многие из металлов, относящиеся к первому классу опасности, в нейтральной почвенной среде образуют трудно растворимые соединения, а в кислой – легко растворимые. Кадмий наиболее подвижен в кислой среде и слабо подвижен в нейтральной и щелочной среде. К подвижным в кислой среде относятся химические соединения, содержащие катионы Zn, Сu, Pb, Cd, Sr, Mn, Ni, Co. К подвижным в нейтральной и щелочной среде – Mo, Cr, As, V, Se. Для регулирования подвижности соединений тяжелых металлов в почве используют известкование, гипсование, внесение органических и минеральных удобрений, землевание (внесение глины или песка). При рекультивации земель, загрязненных тяжелыми металлами, значительное внимание уделяется поддержанию и образованию в почве труднорастворимых соединений. Для этого в дополнение к приведенным способам используют искусственные и природные адсорбенты. К природным относятся торф, мох, черноземные почвы, сапропель (озерный ил), бентонитовые глины, глауконитовые пески, клиноптилолиты, опоки, трепелы, диатомиты. Искусственные адсорбенты создаются в результате активации или смешения природных адсорбентов, например, активированный уголь, алюмосиликатные и железо-алюмосиликатные адсорбенты, углеалюмогели, ионообменные смолы, полистирол. 4)Регулирование соотношений химических элементов в почве. В основе этого способа лежит антагонизм и синергизм химических элементов, т.е. когда один элемент препятствует или способствует поступлению другого в растение, например, цинк препятствует поступлению ртути, а избыток фосфора приводит к снижению токсичности цинка, кадмия, свинца и меди, присутствие кальция может создать для одних металлов антагонистические, а для других синергические условия, в плодородной почве цинк и кадмий противостоят закреплению меди и свинца, а в малоплодородной почве процесс может развиваться в обратном направлении. 5)Создание рекультивационного слоя, замена или разбавление загрязненного слоя почвы может проводиться по многослойной схеме, а также путем нанесения одного слоя почвы на предварительно экранированную или неэкранированную загрязненную поверхность. Разбавление загрязненного слоя проводится землеванием чистой почвы с последующим смешением, разбавление может также проводится с помощью глубокой вспашки, когда верхний загрязненный слой перемешивается с чистым нижним слоем. Применяют снятие загрязненного слоя и его переработку, или снятие загрязненной почвы с последующей очисткой и возвращением обратно, но обычно такие операции проводят на небольших участках, они являются дорогостоящим способом рекультивации. Для рекультивации больших территорий, включающих селитебные и рекреационные зоны населенных пунктов, сельскохозяйственные угодий, испытывающие длительное загрязнение, можно применить следующую комплексную схему:  - существенное сокращение выбросов предприятиями (технологический барьер); - строгое дозирование химических средств защиты растений, оптимальное регулирование питательного и кислотного режимов почвы (технологический барьер); - управление водными миграционными потоками за счет организации поверхностного стока, создания ливневой канализации, дренажных с последующей  очисткой стоков (механический барьер).  - усиление сорбционного барьера почвенного слоя, необходимого для существенного уменьшения количества подвижных соединений тяжелых металлов, которые поступают в растения и загрязняют продукцию, в тоже время общее количество металлов в почве может не только не уменьшается, но даже расти за счет уменьшения подвижности.  - дополнительно к этому - минимизация инфильтрационной составляющей водного режима почвенного слоя в условиях полива зеленых насаждений, газонов, огородных, сельскохозяйственных и других культур, т.е. выполнение мероприятий, направленных, с одной стороны, на некоторое ослабление гидрофизического барьера, но с другой - необходимых для закрепления эффекта от усиления сорбционного барьера.