2. Цели и задачи осушения

Основная цель осушения – понижение УГВ в торфяной залежи до требуемой нормы. После строительства осушительной системы на 4 – 6 % уменьшается влажность слоя торфа, расположенного выше УГВ.

В естественном состоянии влажность торфяной залежи имеет достаточно высокие значения и в основном зависит от степени разложения R и типа торфа (табл.3.1).

Так, например, сосново-пушицевый и сосново-кустарничковые торфа при степени разложения R = 50 – 60 % имеют естественную влажность Wе = 87 – 89 %, верховой R = 30 – 40 % – W = 94 –96 %, медиум-торф при R = 10 – 30 % – We = 90 – 92 %, комплексный верховой R = 5 – 25 % – We = 90 – 93 %, верховой торф R = 5 – 25 % – We = 92 – 95 %.

Таблица 3.1.

Естественная влажность торфяной залежи (в неосушенном состоянии), по [9]

Тип залежи	Степень разложения, R, %
	10	20	30	40	50
Верховой	94,6	93,2	91,8	90,4	89,0
Низинный	93,0	91,0	89,0	87,0	85,0

Одной из задач осушения является достижение нормативной влажности фрезеруемого слоя торфяной залежи.

В соответствии с «Нормами технологического проектирования» [7]

эксплуатационная влажность (влажность разрабатываемого слоя толщиной 15 мм) при добыче фрезерного торфа должна соответствовать данным, приведенным в табл. 3.2.

Таблица 3.2.

Влажность фрезеруемого слоя торфяной залежи при добыче фрезерного торфа

Год эксплуатации	Тип залежи
	Верховой, смешанный и переходный		Низинный
	при степени разложения до 20 %	при степени разложения 20 % и более	при степени разложения до 15 %	при степени разложения 15 % и более
первый и второй	84	82	82	78
третий и последующие	81	79	80	75

При добыче кускового торфа фрезформовочным способом на залежах верхового типа осуществляется щелевое фрезерование торфяной залежи на глубину до 450 мм с одновременной переработкой торфяной массы, формованием кусков и выстилкой их на поверхность поля сушки. Влажность торфяной залежи на глубину фрезерования должна иметь следующие значения:

Таблица 3.3.

Влажность фрезеруемого слоя при добыче кускового торфа фрезформовочным способом

Степень разложения, %	Влажность, %
20 – 24	82
25 –29	81
30 и более	80

В естественном состоянии торфяного месторождения грунтовые воды находятся близко от поверхности и зачастую выходят на дневную поверхность. Насыщенная водой торфяная залежь обладает весьма низкой несущей способностью, что делает невозможным передвижение по ней машин для добычи торфа. Поэтому вторая задача осушения состоит в создании ровной и плотной поверхности торфяной залежи, обеспечивающей надежную проходимость торфяных машин. Кроме того, под влиянием осушения происходит уплотнение и осадка торфяной залежи, за счет чего увеличивается несущая способность залежи и улучшается проходимость технологических машин.

Процесс сушки идет тем интенсивнее, чем лучше осушение залежи. Это связано как с уменьшением начального влагосодержания сушимого слоя торфа, так и с уменьшением поступления влаги в сохнущий торф из торфяной залежи, на поверхности которой этот торф сохнет. Объективным показателем осушенности торфяной залежи принято считать положение поверхности свободной грунтовой воды относительно земной поверхности. Положение грунтовых вод, так называемая кривая депрессии показано на рис. 3.8, где дан разрез поля перпендикулярно картовым каналам. Обычно положение кривой депрессии, т.е. расстояние от поверхности грунтовых вод до земной поверхности (Нгр) замеряется в центре карты и называется нормой осушения.

.

Рис. 3.8. Разрез пласта торфяной залежи между двумя осушителями

а – зона аэрации; б – зона капиллярного поднятия; в – зона грунтовых вод; г – зона высачивания; д – поверхность депрессии грунтовых вод; Нгр – норма осушения.

При небольшом расстоянии до уровня грунтовых вод наблюдается довольно значительное подпитывание верхних слоев влагой за счет поднятия ее по капиллярам, что увеличивает влагосодержание верхних слоев полей сушки. Особенно сильно влияние капиллярного подпитывания отражается на сушке фрезерного торфа. В табл. 3.4. приведены данные М.Р. Степанова [16] по увлажнению сушимого фрезерного торфа за счет отрицательного влагообмена. Интенсивность сушки торфа iс (мм/сутки) можно представить как разность между испарением и увлажнением:

iс = iи – iвл , (3.1)

где iи – количество испарившейся влаги; iвл – количество влаги, поступившей из подстилающего слоя залежи.

Таблица 3.4.

Поступление влаги в сушимый слой фрезерного торфа

Расстояние от поверхности до УГВ, Нгр, м	0,1	0,1 – 0,2	0,2 – 0,3	0,3 – 0,4	0,4 – 0,5	0,5
Поступление воды из грунта в сушимый слой, мм/сутки	5,0	4,0	2,7	1,5	0,8	0,1 – 0,2

Из этих данных видно, что при недостаточном осушении (<0,3м) влагообмен близок к интенсивности испарения с поверхности расстила фрезерной крошки и даже превышает её, т.е. в условиях даже средней погоды, на плохо осушенных полях высушить фрезерный торф до кондиционной влажности практически невозможно. Наоборот, при достаточном осушении (Нгр > 0,5 м) величина влагообмена так мала, что ею можно пренебречь.

Приведенные данные справедливы только для неуплотненной низинной залежи. Многократные проезды машин (до 100 – 150 раз в сезоне на каждой карте) приводят к значительному уплотнению верхних слоев залежи (на 25 – 35 %). Уплотнение верхних слоев залежи приводит к уменьшению диаметра капилляров, и к увеличению высоты подъема капиллярной влаги и, следовательно, к большему увлажнению разрабатываемого слоя.

По опытным данным высота капиллярного поднятия может увеличиться на 20 – 40 %, поэтому для нормальной сушки необходимо понизить УГВ еще примерно на 0,2 м, т.е. довести его до 0,7 м от поверхности.

При проектировании УГВ необходимо учитывать также осадки, т.к. после их выпадения УГВ значительно повышается, а последующее снижение его идет замедленно.

Для поддержания заданного УГВ необходимо предусмотреть в осушенной залежи резервную емкость за счет некоторого увеличения расчетной глубины так, чтобы после заполнения резервного объема выпавшими осадками УГВ не поднимался за пределы проектируемой отметки. Для верховой залежи, особенно с пониженной степенью разложения, из-за большой водопоглотительной способности верхних слоев залежи, в которых даже при сравнительно низком расположении УГВ задерживается значительное количество влаги, а из-за низких значений коэффициента фильтрации сильно затрудняется инфильтрация дождевых вод, требования к условиям осушения особенно велики.

В настоящее время в практике проектирование приняты следующие значения нормы осушения:

для низинной залежи Нгр ≥ 0,8-0,9м

для верховой залежи Нгр ≥ 1м.

Таким образом, задачами осушения являются:

• понижение уровня грунтовых вод до величины, обеспечивающей на поверхности торфяной залежи надежные условия для сушки торфа;

• повышение несущей способности торфяной залежи;

• создание условий для быстрого отвода поверхностных вод после весеннего снеготаяния и летних ливневых осадков;

• увеличение выхода воздушно-сухого торфа из 1 м3 торфяной залежи.