Результат интеллектуальной деятельности: Способ консервации и изоляции промышленных отвалов

Изобретение относится к области охраны окружающей среды, а именно к созданию изоляционного слоя для консервации промышленных отвалов, препятствующего загрязнению природной среды токсичными компонентами в результате инфильтрационных и эрозийных процессов.

Известен «Способ консервации и изоляции техногенных месторождений» (патент RU 2547869, опуб. 10.04.2015, МПК⁸ E02D 3/12, Е02В 3/16), заключающийся в приготовлении гидроизоляционной смеси, укладке ее на поверхность хранилища, предварительно при экранировании насыпей на поверхности тела массива создается уклон 2-5° от центра к краям, гидроизоляционную смесь приготавливают из отходов полиэтилена высокого давления - 74-76 мас. %; отходов полиэтилена низкого давления - 14-16 мас. %, полиизобутилена - 6-7 мас. % и газовой сажи - 3-4 мас. %, которую укладывают экструзивно на подготовленную поверхность при температуре плавления смеси 180-200°С, затем на остывшую поверхность наносят дренажный слой из крупнозернистого материала толщиной 0,1-0,15 м, а укладку гидроизоляционной смеси осуществляют полосами шириной 2-2,5 м с взаимным перекрытием на 0,15-0,2 м.

Недостатками данного изобретения являются: необходимость подготовки поверхностей перед консервацией и изоляцией; невозможность создания изоляционного слоя в основании отвала; невозможность формирования изоляционного слоя в теле овала.

Известен «Способ изоляции карты действующего отвала промышленных отходов» (патент RU 2523488, опуб. 20.07.2014, МПК⁸ В09В 1/00), принятый за прототип, заключающийся в проведении послойного складирования свалочных масс с промежуточным (дренажным) слоем и создании водонепроницаемого экрана в месте размещения основания.

Недостатками данного изобретения являются: необходимость поэтапного формирования водонепроницаемого экрана, что требует строгого соблюдения технологии приготовления покрытия, что является сложным и трудноосуществимым в полевых условиях на месте устройства покрытия; невозможность формирования водонепроницаемого экрана под всем основанием и в теле уже существующего отвала.

Задачей способа консервации и изоляции промышленных отвалов является повышение эффективности и расширение технических возможностей предотвращения загрязнения природной среды токсичными компонентами промышленных отвалов.

Поставленная задача достигается за счет того, что в способе консервации и изоляции промышленных отвалов, включающем создание водонепроницаемого экрана под основанием, нагнетание смеси, с поверхности отвала производят бурение скважин, водонепроницаемый экран выполняют из породобетона в теле и под основанием отвала на требуемой глубине путем резания и перемешивания породы высоконапорным водоцементным раствором, нагнетание смеси осуществляют при подъеме и вращении буровой колонны через струеформирующие насадки, ориентированные в направлении, перпендикулярном оси предварительно пробуренной скважины.

Способ консервации и изоляции промышленных отвалов осуществляется следующим образом: на породном отвале по сетке с определенными размерами производят бурение пилотных скважин до расчетной глубины. Одновременно с вращением буровой колонны (с частотой 10-25 об/мин) осуществляют ее подъем и через струеформирующие насадки, ориентированные в направлении, перпендикулярном оси предварительно пробуренной скважины, производят нагнетание высоконапорного водоцементного раствора, что приводит к резанию и перемешиванию породы за счет высокой кинетической энергии струи. При этом формируется массив цилиндрической формы, состоящий из породобетона, диаметр которого в зависимости от свойств пород отвала и параметров нагнетания водоцементного раствора достигает до 2 м. Бурение скважин осуществляется по сетке с шагом, позволяющим формировать массивы породобетона соседних скважин с необходимым перекрытием для создания сплошного водонепроницаемого экрана.

При достижении необходимой толщины водонепроницаемого экрана из породобетона в основании отвала нагнетание водоцементного раствора прекращают и продолжают поднимать буровую колонну до отметки нижней границы водонепроницаемого экрана у поверхности отвала. По достижению указанной отметки нагнетание высоконапорного водоцементного раствора возобновляют и производят формирование водонепроницаемого экрана необходимой толщины в теле отвала у его поверхности, что позволяет создавать водонепроницаемый экран на отвалах с различными стадиями формирования растительных покровов без их нарушения.

Следовательно, способ консервации и изоляции промышленных отвалов позволяет достигнуть технического результата:

- повышение эффективности предотвращения загрязнения природной среды токсичными компонентами промышленных отвалов путем создания водонепроницаемого экрана под всем основанием отвала и на определенной глубине в теле отвала с различными стадиями формирования растительных покровов без их нарушения;

- расширение технических возможностей предотвращения загрязнения природной среды токсичными компонентами промышленных отвалов за счет того, что полная консервация и изоляция отвалов производится без промежуточных этапов при их создании, при этом технология формирования породобетонного водонепроницаемого экрана достаточно проста и легко осуществляется в полевых условиях.