Анализ эксплуатационных свойств гидрозолоотвала Красноярской ТЭЦ-2. Климатические, гидрогеологические и геоморфологические особенности. Физико-механические свойства пород и грунтов. Оценка загрязнения почв. Расчет фильтрации и устойчивости откоса.
Кроме рабочих секций золоотвал включает в себя промежуточную секцию № 1 и бассейн осветленной воды (секция № 4). Осветленная вода из бассейна осветленной воды через два шахтных водосброса по двум металлическим трубопроводам Д 630 мм самотеком поступает в камеру переключений, расположенную у подошвы дамбы. В пруд осветленной воды поступает профильтровавшаяся через дамбу вода, а также заведен дренаж водоводов осветленной воды из первой камеры переключений Д 500 мм и аварийный перелив из бассейна осветленной воды (секции № 4). Осветленная вода из бассейна осветленной воды через два шахтных водосброса по двум металлическим трубопроводам диаметром 630 мм. самотеком поступает в камеру переключений, расположенную у подножия дамбы, из промежуточной секции через один шахтный водосброс по металлической трубе Д 500. В пруд осветленной воды поступает профильтрованная через дамбу вода, а также заведен дренаж водоводов осветленной воды из первой камеры переключений диаметром 500 мм и аварийный перелив из бассейна осветленной воды (секции №4), диаметром 630 мм, т.е. пруд является аварийной емкостью объемом 3200 м3.В соответствии с существующим природоохранным законодательством (Закон РФ «Об охране окружающей природной среды», Закон РФ «Об отходах производства и потребления») предприятием организован мониторинг почвенного покрова, согласно договора с лабораторией ФГУП «Центр мониторинга окружающей природной среды» , с целью оценки воздействия золоотвала №1 ТЭЦ-2 на почвенный покрова. Настоящий Федеральный закон определяет правовые основы государственной политики в области охраны окружающей среды, обеспечивающие сбалансированное решение социально-экономических задач, сохранение благоприятной окружающей среды, биологического разнообразия и природных ресурсов в целях удовлетворения потребностей нынешнего и будущих поколений, укрепления правопорядка в области охраны окружающей среды и обеспечения экологической безопасности. Настоящий Федеральный закон регулирует отношения в сфере взаимодействия общества и природы, возникающие при осуществлении хозяйственной и иной деятельности, связанной с воздействием на природную среду как важнейшую составляющую окружающей среды, являющуюся основой жизни на Земле, в пределах территории Российской Федерации, а также на континентальном шельфе и в исключительной экономической зоне Российской Федерации. Отношения, возникающие в области охраны окружающей среды как основы жизни и деятельности народов, проживающих на территории Российской Федерации, в целях обеспечения их прав на благоприятную окружающую среду, регулируются международными договорами Российской Федерации, настоящим Федеральным законом, другими федеральными законами и иными нормативными правовыми актами Российской Федерации, законами и иными нормативными правовыми актами субъектов Российской Федерации. Контроль в области охраны окружающей среды (экологический контроль) проводится в целях обеспечения органами государственной власти Российской Федерации, органами государственной власти субъектов Российской Федерации, органами местного самоуправления, юридическими и физическими лицами исполнения законодательства в области охраны окружающей среды, соблюдения требований, в том числе нормативов и нормативных документов, в области охраны окружающей среды, а также обеспечения экологической безопасности.В данной работе проведен анализ эксплуатационных свойств гидрозолоотвала ТЭЦ-2,природных условий и физико механических свойств грунтов золошлаковых отходов. Основание и борт карьера сложены известняками торгашинской свиты нижнего-среднего кембрия. Проведен расчет фильтрации после которого установили, что возможна фильтрационная утечка осветленной воды из пруда в неэкранированный водопроницаемый массив борта и далее в более глубокие слои основания. По всему смоченному периметру проницаемого трещиноватого борта чаши золоотвала намыть из золошлаков экранирующую призму шириной не менее 6 м и обязательно выдерживать ее при дальнейшей эксплуатации.
Введение
Золоотвалы являются звеном технологического цикла тепловых энергетических станций, работающих на твердом топливе, и предназначены для организованного складирования золошлаковых отходов. По своему функциональному назначению золоотвалы относятся к специальным гидротехническим сооружениям - накопителям вторичных материальных ресурсов.
Золоотвалы, как и другие накопители, характеризуются непрерывным изменением во времени конструктивных и технологических параметров -действующего напора, контуров сооружения в плане, поперечных и продольных профилей ограждающих сооружений, материала тела дамб наращивания, мощности и физико-механических свойств золы, интенсивности намыва, рельефа откосов и дна отстойного пруда и др.
Во всех регионах страны золоотвалы располагаются, как правило, на малоценных землях, в самых неблагоприятных инженерно-геологических и гидротехнических условиях.
Характерной особенностью золоотвалов является высокая аварийность, отражающая неудовлетворительное состояние их проектирования, строительства и эксплуатации. Эксплуатации золоотвалов действующих ТЭЦ уделяется недостаточное внимание. Эксплуатационные подразделения, как правило, не оснащены достаточным числом необходимых механизмов; персонал не обладает необходимой квалификацией. Качество строительства в большинстве случаев низкое.
Золоотвалы и другие накопители промышленных отходов и стоков являются распространенными и мощными источниками загрязнения длительного действия, создающие серьезные экологические проблемы на обширных территориях. Любое вторжение в карьер означает появление участков или зон, при которых массив теряет свою прочность. В результате фильтрации - движения жидкости в пористой или трещиноватой среде, может произойти вынос загрязняющих веществ.
Для того чтобы эксплуатация гидрозолоотвала Красноярской ТЭЦ-2 была безопасной, необходимо: - сделать расчет фильтрации через борт карьера и через ограждающие дамбы;
- провести расчет статистической устойчивости откоса;
- проанализировать загрязнение окружающей среды фильтрационными водами;
- предложить рекомендации по безопасной эксплуатации золоотвала №1.
1. Природные ресурсы
1.1 Общие сведения об объекте
Вид основной хозяйственной деятельностью предприятия Красноярская ТЭЦ - 2 является производство, отпуск в сеть тепловой и электрической энергии в соответствии с диспетчерскими графиками электрических и тепловых нагрузок в энергосистеме «Красноярская генерация». Красноярская ТЭЦ-2 расположена на двух промплощадках. Промышленная площадка № 1 ТЭЦ -2 расположена в южной части г. Красноярска на правом берегу реки Енисей, в Свердловском районе. Промплощадка № 1 предприятия граничит с западной стороны с поселком «Металлист», с северной стороны с территорией ХМЗ, с экспериментальным участком ОАО «СИБВТИ», с ОАО «Цемент», с восточной стороны с поселком Цементников, с южной стороны с горной грядой, на которой расположено Торгашинское месторождение цементных известняков. На промплощадке № 2 размещается золоотвал № 2, он размещается в 1,5 км от промплощадки № 1.
Площадь земельного участка, занимаемого предприятием - 1026400 м Красноярская ТЭЦ-2 введена в эксплуатацию в 1979 г, проектировщик - Томское отделение института «Теплоэлектропроеке».
Гидрозолоотвал расположен в отработанном карьере «Увал промартели» и находится в 0,4 км южнее корпуса электростанции. Карьер разработан до отм. 146,0 м. Отметки верхнего уступа карьера от 186 до 251 м. Площадь золоотвала 10 га.
Проектно-сметная документация разработана Государственным Томским научно-исследовательским и проектно-изыскательским институтом «Томсктеплоэлектропроект» в 1977 г. Для организации работы золоотвала до отметки заполнения 191,0 сооружена каменно-набросная дамба в месте въезда в карьер. Общий объем заполнения до отм. 191,0 составил 2300 тыс. м3. Для увеличения емкости золоотвала на 1400 тыс. м3 с 1988 г. по 1993 г. по проекту ТОМТЭПА выполнено наращивание каменно-набросной дамбы I, II, III ярусов до отметки. 192,5 м. Общие параметры дамбы составили: длина 350 м, ширина по гребню 6 м, ширина по подошве 56 м, высота 7 м. Фактический объем заполнения золоотвала отходами составил 1980 тыс. м3. В связи с тем, что фильтрационные параметры грунтов основания карьера не отвечают установленным требованиям СНИП 2.01.28-85, по откосу дамбы в качестве противофильтрационного мероприятия выполнен суглинистый экран. По днищу карьера противофильтрационный экран не выполнялся, однако роль его в настоящее время выполняет намытый массив сильно сцементированных золошлаковых образований, обладающих (по данным Красноярского института «Гидропроект») коэффициентом фильтрации (Кф) от 0,5 до 0,05 м/сут.
В настоящее время емкость золоотвала поделена насыпными дамбами на четыре секции. Секции № 2 и № 3 предназначены для поочередного заполнения золошлаками. Емкость секций при глубине 6 м равна: для секции № 2 83,0 тыс. м3, для секции № 3 - 78,0 тыс. м3, что обеспечивает работу золоотвала с длиной цикла 1 год. Кроме рабочих секций золоотвал включает в себя промежуточную секцию № 1 и бассейн осветленной воды (секция № 4). Объем секции - 51,0 тыс. м3, при глубине 6,5 м. Объем секции № 4 - 51,3 тыс. м3, при глубине 3,0 м.
После поступления золошлаковой пульпы в рабочую секцию, сброс осветленной воды из работающей секции в промежуточную осуществляется по трем трубопроводам Д 300, установленным на отм. 191,0 м. Осветленная вода из бассейна осветленной воды через два шахтных водосброса по двум металлическим трубопроводам Д 630 мм самотеком поступает в камеру переключений, расположенную у подошвы дамбы. Далее из камеры вода по трем трубопроводам диаметром 500 мм проходит под автодорогой и поступает во вторую камеру переключений, откуда по 2 крайним трубопроводам Д 500 мм подается в главный корпус на всос насосов смывной воды. Средний водовод после второй камеры переключений и со стороны главного корпуса отглушен заглушками и используется как дренаж пруда осветленной воды в золовой канал котла № 1. Пруду осветленной воды расположен между дамбой и автодорогой. Размеры пруда 40x20 м при глубине 4 м. Минимальный уровень воды в пруде - отм. 163,0 м, максимальный - 168,0 м (работает аварийный перелив в нагорную канаву). В пруд осветленной воды поступает профильтровавшаяся через дамбу вода, а также заведен дренаж водоводов осветленной воды из первой камеры переключений Д 500 мм и аварийный перелив из бассейна осветленной воды (секции № 4). Рабочий уровень осветленной воды; в бассейне на отм. 190,0 м поддерживается установкой и снятием деревянных шандор на шахтные водосбросы. Для избежания попадания в колодцы водосбросов посторонних предметов, золовой пленки, вокруг них предусмотрены плавающие запани. Расход осветленной воды через водоводы составляют около 1000 м3/час. После заполнения золошлаковой пульпой рабочей секции, пульповыпуски переводятся в очищенную резервную секцию. После осушения отключенной секции производится ее очистка экскаваторами с вывозом золошлаковой массы на новый золоотвал автомобильным транспортом.
В систему внешнего гидрозолоудаления входят: - золошлакоотвальное хозяйство (золоотвал, шлакоприемное устройство);
- пульпопроводы;
- оборотное водоснабжение (пруды осветленной воды, трубопроводы осветленной воды и две камеры переключений);
- три водозаборных оголовка.
Характеристика оборудования внешнего ГЗУ: Емкость под золоотвал располагается в отработанном карьере. Карьер разработан до отметки 146 м. Отметки верхнего уступа карьера изменяются от 186 до 251 м. Площадь золоотвала 10 Га. Общий объем заполнения до отметки 191,0м составляет 2300 тыс.м3. Для организации работы золоотвала до отметки заполнения золошлаками 191,0 м сооружена дамба в месте въезда в карьер. Каменно-набросная дамба построена в 3 яруса, отметка гребня 3-го яруса дамбы составляет 193,5 м. Ширина дамбы по верху 6 м. с откосами 1:1,5. Длина дамбы по гребню 3 яруса - 200 м.Для контроля положения кривой депрессии в теле ограждающей дамбы золоотвала установлено семь шахтных пьезометров. Измерения пьезометрических напоров производить 1 раз в месяц. Предельно допустимое значение абсолютной отметки уровня воды в пъезометрической шахте по БС (балтийская система отсчета): пш-1-186,5 м; пш-2-182,0 м; пш-3-174,5 м; пш-4-186,5 м; пш-5- 181,5 м; пш-6- 172,5 м; пш-7- 186,5 м.
Емкость золоотвала поделена насыпными дамбами на четыре секции. Вторая и третья секции предназначены для поочередного заполнения золошлаками. Емкости секций при глубине 6 м. равны: для 2-й секции 83,0 тыс.м3 , для секции №3 - 78,0 тыс.м3 , что обеспечивает работу золоотвала с длиной цикла в 1 год.
Золоотвал включает в себя промежуточную секцию №1, в которой установлен шахтный водосброс, обеспечивающий оборотное снабжение системы ГЗУ при выводе из работы секции №4 и бассейн осветленной воды (секция №4). Объем 1-й секции -51,0 тыс.м3 при глубине 6,5 м. Объем 4-й секции-51,3 тыс.м3 , при глубине 3,0 м. Сброс воды из работающей секции в промежуточную и из промежуточной в бассейн осветленной воды осуществляется по четырем трубам Д 300 соответственно, установленным на отметке 192,0 м. Осветленная вода из бассейна осветленной воды через два шахтных водосброса по двум металлическим трубопроводам диаметром 630 мм. самотеком поступает в камеру переключений, расположенную у подножия дамбы, из промежуточной секции через один шахтный водосброс по металлической трубе Д 500. Далее из камеры вода по трем трубопроводам Д 500 мм. проходит под автодорогой и поступает во вторую камеру переключений, откуда по трем трубопроводам диаметром 500 мм. поступает в главный корпус на всос насосов смывной воды. Второй справа по ходу воды водовод после второй камеры переключений и со стороны главного корпуса отглушен заглушками и используется как дренаж пруда осветленной воды в золовой канал котла №1.
Пруд осветленной воды расположен между дамбой и автодорогой. Размеры 40х20 м и глубина 4 м. Минимальный уровень воды в пруду - отметки 163 м, максимальная отметка 168 м (работает аварийный перелив в нагорную канаву). В пруду предусмотрен водозаборный оголовок. Вода из пруда по трем трубопроводам диаметром 500 мм, расположенным под автодорогой поступает ко второй камере переключений и через перемычки по которому справа по ходу воды водоводу после камеры переключений поступает в цех. В пруд осветленной воды поступает профильтрованная через дамбу вода, а также заведен дренаж водоводов осветленной воды из первой камеры переключений диаметром 500 мм и аварийный перелив из бассейна осветленной воды (секции №4), диаметром 630 мм, т.е. пруд является аварийной емкостью объемом 3200 м3. Аварийный перелив из бассейна осветленной воды находится на отметке 192,0 м. Рабочий уровень в бассейне 4-ой секции, находится на отметке 191,5 - 192,0 м, в секции №1 рабочий уровень находится на отметках 189,0 - 192,8 м, поддерживается установкой или снятием деревянных шандор на шахтные водосбросы. Максимальный рабочий уровень воды в секции №4 находится на отметке 192,0 м, в секции №1 - 192,8 м. Минимальный (нижний) предел зеркала воды должен быть не менее 191,5 м в секции №4 и 191,6 м в секции №1. Для избежания попадания в колодцы водосбросов посторонних предметов, золовой пленки, вокруг них предусмотрены плавающие запани. Расход осветленной воды через водоводы составляет около 1000 м3/ч. Заполнение золоотвала производится от трех багерных насосных станций расположенных в главном корпусе. В каждой насосной установлено по три багерных насоса типа ГРТ-800/71 (два из них багерные насосы №1 и №7 установлены типа ГРАТ-900/71). В работе находятся по одному насосу в каждой багерной насосной. Для транспорта золовой пульпы от багерной №2 на золоотвал проложено 3 золопровода диаметром 377x10 мм. От багерной №3 проложен один пульпопровод диметром 377х10 мм. Шлаковая пульпа от багерной №1 перекачивается по двум шлакоцроводам диаметром 325x12мм на шлакоприемное устройство, расположенное у подножия дамбы в месте въезда в карьер. Шлак отгружается потребителям, вода откачивается тремя насосами типа Д 630-90 и 1Д 630-90-УХЛ4 по трубопроводу Д 325х12 мм и сбрасывается в бассейн секции №1 у дамбы. С помощью задвижек, установленных в помещении ШПУ, щлакопроводы из багерной насосной №1 можно переключить на работу в секции № 2, 3 золоотвала помимо ШПУ. Для этого от ШПУ по дамбам проложен один шлакопровод диаметром 377х10 мм. Все золошлакопроводы от главного корпуса до ШПУ проложены по эстакаде и далее по дамбам до окончания дамбы между секциями № 2, 3. Выпуски заведены в секции № 2 и 3. На выпусках предусмотрены фланцы для установки заглушек. В наиболее низких участках золошлакопроводов установлены лючки для слива воды при выводе в ремонт или длительный резерв.
После заполнения золошлаковой пульпой рабочей секции, пульповыпуски переводятся в очищенную резервную секцию.
После осушения отключенной секции, производится ее очистка экскаваторами с вывозом золошлаковой массы на золоотвал №2 автомобильным транспортом.
Поступление золошлаковых отходов на золоотвал производится по пульпопроводу. Заполнение золоотвала осуществляется от трех багерных насосных станций, расположенных в главном корпусе. В каждой насосной расположено по три багерных насоса типа ГРТ-800/71. В работе находится по одному насосу в каждой багерной насосной. Для транспортировки золовой пульпы от багерной насосной № 2 на золоотвал проложено 3 пульпопровода диаметром 377х10 мм.
От багерной № 3 проложен 1 пульпопровод диаметром 377х10 мм. Шлаковая пульпа от багерной № 1 перекачивается по двум шлакопроводам диаметром 325х12 мм на шлакоприемной устройство, расположенное у подножия дамбы в месте въезда в бывший карьер «Увал промартели». Шлак отгружается потребителям, либо с помощью задвижек переключается на работу в золоовал. Все золошлакопроводы от главного корпуса до золоотвала проложены по эстакаде и далее по дамбе. Выпуски заведены в секции № 2 и № 3. После заполнения золошлаковой пульпой рабочей секции, пульповыпуски переключаются на очищенную резервную секцию.
Транспортировка обезвоженных золошлаков из осушенной секции гидрозолоотвала № 1 в золоотвал № 2 выполняется автомобильным транспортом. По проекту вывоз осушенных золошлаков производится круглогодично. Загрузка автотранспорта осуществляется золошлаками влажностью 80 %. что сводит к минимуму пыление при погрузке и транспортировке. Цементация золошлаков при просыхании обеспечивает надежную защиту от ветровой эрозии.
При эксплуатации золоотвала № 1 и золоотвала № 2 должны соблюдаться Инструкции по эксплуатации золошлакоотвалов Красноярской ТЭЦ-2, в которых изложены критерии и переделы безопасного состояния и режимы работы золоотвалов, порядок подготовки к пуску, порядок пуска, остановка и обслуживания при нормальном и аварийном режимах, порядок допуска к осмотру и ремонту оборудования золоотвалов требования по безопасности труда, взрыво- и пожаробезопасности.
1.2 Рельеф
Для полной характеристики качества окружающей природной среды необходимо описать следующие природные условия: климатические, гидрогеологические, геоморфологические особенности, характеристика растительного и животного мира, почвенного покрова. Расположение района г. Красноярска в области сопряжения различных тектонических структур (платформенных и геосинклинальных) предопределяет развитие двух различных типов рельефа: ступенчатого эрозионно-аккумулятивного и низкогорного структурно-эрозионного.
Низкогорный структурно-эрозионный рельеф характерен для территории, которая расположена в области Манского прогиба, В зависимости от геологического строения здесь выделяется несколько морфо-генетических разновидностей, например геоморфологических районов.
Так, низкогорный выпуклосклонный рельеф характерен для части района, сложенной преимущественно карбонатными породами - известняками и доломитами кембрия жистыкской овиты, торгашинской свиты и шахматовской свиты. Этот район имеет сравнительно небольшую расчлененность. Абсолютные высоты положительных форм рельефа достигают 600 м. Возвышенности имеют довольно мягкие очертания, представляющие сглаженные вершины с выпуклой поверхностью склонов. Долины рек глубоко врезаны в коренные породы (р. Базаиха). В частности, в пределах данного района на северном склоне Торгашинского хребта расположен отработанный участок месторождения известняков в карьере «Цветущий лог», где проектируется новый золоотвал КТЭЦ-2.
Увалисто-холмистый среднерасчлененный рельеф приурочен к площади развития более устойчивых к разрушению пород среднего девона, развитых в краевой части Рыбинской впадины. Основными формами этого рельефа являются различно ориентированные увалы с мягкими очертаниями склонов и вершин.
К области развития эрозионно-аккумулятивного рельефа относится долина р. Енисей. Долина р. Енисей представляет собой в целом ступенчато-эрозионно-аккумулятивную равнину и имеет сложную морфологию. В долине р. Енисей на рассматриваемом отрезке четко выделяются VII, II, I надпойменные террасы и пойма. Седьмая надпойменная терраса с абсолютными отметками поверхности 275-280 м встречается в виде отдельных эрозионных останцев очень небольшой протяженности.
Вторая надпойменная аккумулятивная терраса занимает обширную площадь и сочленяется с коренным склоном долины. Относительная высота ее 18 м, цоколь располагается на отметках уреза реки. На поверхности этой террасы находится КТЭЦ-2, Поверхность террасы ровная, осложнена песчаными дюнами, протягивающимися цепочкой вдоль уступа террасы.
Первая надпойменная аккумулятивная терраса занимает также значительную площадь. От поймы и реки она отделяется четким уступом, имеет ровную близкую к горизонтальной поверхность с абсолютными отметками 133-140 м, высоту 8 м и цоколь, опущенный под урез реки на 2-6 м.Пойма, уступ которой достаточно четко выражен, возвышается над меженным урезом реки на 3-6 м, имеет характерный гривистый рельеф. Однако, следует заметить, что в настоящее время поверхности поймы и первой и второй надпойменных террас в значительной степени видоизменены в связи с городским строительством.
Геодинамические условия и сейсмичность. Геологические процессы и явления являются одним из наиболее важных факторов, определяющих инженерно-геологическую обстановку местности.
Положение района г. Красноярска в области сопряжения различных тектонических структур наложило отпечаток на развитие и проявление геологических процессов, в связи с чем наблюдается определенная закономерность в приуроченности геологических процессов или иным породам.
В частности, на территории рассматриваемого района, относящегося к структуре Восточного Саяна, где на поверхность выходят массивно-кристаллические породы, основное значение имеют процессы выветривания, приводящие к нарушению монолитности пород, а в пределах развития карбонатных пород широко развиты процессы карстообразования. Кроме того, в пределах эрозионно-аккумулятивной долины Енисея получили развитие такие процессы, как боковая и иная эрозии, плоскостной смыв, оползни, проселочные явления. Однако, прямого воздействия эти явления на проектируемый золоотвал КТЭЦ-2 оказывать не будут, поэтому описание их проводится не будет.
Отдельно следует рассматривать вопрос о техногенном воздействии промышленных взрывов в действующем карьере известняков «Черный мыс».
Выветривание. Для района КТЭЦ-2 и в целом г. Красноярска характерно широкое развитие физического выветривания, что обусловлено континентальностью климата - резкими колебаниями суточных и сезонных температур, незначительным снежным покровом и глубоким сезонным промерзанием. Химическое выветривание имеет подчиненное значение. Характер и степень выветрелости пород тесно связаны со степенью тектонической раздробленности толщи, которая обуславливает глубину проникновения агентов выветривания, а также составом и свойствами выветривающихся пород, которые определяют как процесс выветривания, так и характер продуктов выветривания.
В районе проектируемого золоотвала КТЭЦ-2 развиты осадочно-метаморфизованные породы нижнего и среднего кембрия, в частности, известняки и доломиты торгашинской и шахматовской свит.
Высокая прочность доломитов и незначительная растворимость препятствуют развитию в них химического выветривания, за исключением самой поверхностной зоны (до 20-30 см).
Доломиты в коренных обнажениях сильно выветрены, разбиты системой тонких трещин и микротрещин в результате чего при ударе молотком отваливается неправильная кучковатая щебенка размером 3-5 см, часто со сглаженными углами. Стенки щебенки покрыты сплошь светло-серой, местами желтоватым оттенком железисто-карбонатной корочкой, являющейся продуктом химического выветривания доломита. В обнажениях доломиты интенсивно выветрены на глубину до 1,0-1,5 м, максимально до 2 м. Более глубокому проникновению физического выветривания, способствуют тектонические трещины.
Чисто торгашинские известняки отличаются значительно большей восприимчивостью к выветриванию. С дневной поверхности известняки разбиты на неправильную кусковато-плитчатую щебенку размером до 3-5, редко 10 см. Из сахаровидных разностей известняков мелкая щебенка легко раскрашивается на белую мучнистую массу. С поверхности выветривания известняки имеют зализанные изломы и покрыты желтовато-серой карбонатной корочкой. На плоскостях трещин и микротрещин выветривания встречается вишнево-бурый налет, а местами корочка (до 0,5 см) окислов железа.
Вдоль тектонических трещин порода часто брекчирована, что значительно облегчает выветривание и приводит к расширению тектонических трещин до 0,5 м на глубину до 1,5 м. Это, в свою очередь, ведет к расчленению массива и образованию останков. При этом следует заметить, что в процессе заполнения карьера отходами ТЭЦ-2 возможно усиление химического выветривания известняков в зоне их соприкосновения, а также усиление механического выветривания на границе вода-порода. Кроме того, выветривание по тектоническим трещинам одновременно с процессами растворения атмосферными водами приводит к образованию карста.
Максимальная мощность зоны выветривания составляет 1-1,5 м на склонах и несколько меньше на водоразделах.
Карст. Карстовые процессы, развитые в торгашинских известняках, выражены разнообразными морфологическими формами, возраст которых колеблется от силура до современного и подразделяется на два типа: - карст, ввязанный с дренирующим влиянием близких эрозионных врезов;
- карст, связанный с дренирующим влиянием зон тектонических нарушений.
Древний карст. Его происхождение связано с растворением известняков по трещинам с азимутом падения 310-350° и углом 40-70°. Карстовые полости имеют неправильную форму с многочисленными разветвлениями, изменчивого диаметра поперечного сечения (от 1 до 10-12 м), они секут массив известняков, круто падая под углом от 70-90° до 30-40°, редко 25°, встречаются на глубине 25-85 м от поверхности.
На участке золоотвала карстовые полости встречены в магистральной канаве II, а также в забоях действующего карьера на отметках от 170 до 190 м. Как правило, все древние карстовые полости заполнены до тонкой с мощностью слойков 1-2 см. Обломочная часть песчаника состоит из кварца, каолинита, сидерита, лимонита, чешуек серицита, хлорита. Цемент прочносцементированными породами, представленными: 1. Песчаником бурого и буровато-коричневого цвета, мелкозернистым массивным слоистым, слоистость от очень грубой представлен зернами карбона с большим количеством гидроокислов железа, которые и создают красноватый цвет породы.
2. Алевролитами вишнево-бурыми, сильно дислоцированными, при выветривании распадающимися на щебенку неправильной формы размером до 3-4 см. Встречаются прослои массивноплитчатых алевролитов, пережатых на отдельности овальной формы размером до 10-15 см.
3. Мергелеподобными известковоглинистыми породами красноватого цвета, благодаря обильному содержанию окислов железа.
4. Брекчиями дробления, состоящими из обломков пород с остроугольными очертаниями, образованными, по-видимому, путем дробления породы при минимальном смещении составляющих обломков. Обломки представлены известняками, редко интрузивными породами. Цемент агрегат глинистого вещества, карбоната, гидроокислов железа с примесью обломков кварца, чешуек каолинита, хлорита, серицита. При этом на значительном протяжении порода заполнителя карстовых полостей контактирует с крепкими чистыми известняками.
Заполнитель древних карстовых полостей накапливался за счет выноса мелкого материала из красноцветных девонских пород, по-видимому, в момент их отложения, так как по составу очень похожи на девонские красноцветные песчаники и алевролиты и имеет одинаковую с ними степень цементации. С инженерно-геологической точки зрения древние карстовые полости не представляют большой опасности для гражданского и промышленного строительства, так как они не могут вызвать неравномерных осадок и не будут служить путями повышенной фильтрации, потому что нацело заполнены прочносцементированными нерастворимыми породами. Молодой карст чаще выражен в виде трубообразных воронок шириной 10-13 м и глубиной 6-7 м, полостями, приуроченными к плоскостям трещин шириной 2-4 м, и неправильными формами, осложненными ответвлениями. Непосредственно в золоотвале уступами вскрыты три трубообразных воронки диаметром от 4 до 10 м и глубиной до 30 м. Морфологические особенности всех молодых карстовых воронок являются стандартными для этого рода пустот в известняках и описаны выше. Линейные размеры поперечного сечения незначительны сравнительно с общей протяженностью этих воронок на глубину. Осевая линия воронок следует, в общем, вертикальному направлению, соответственно потоку подземных вод в известняках с отклонениями, являемыми характером трещиноватости породы. Сказанное полностью относится к единичным проявлениям древнего карста, вскрытым в уступах действующего карьера. Как и для молодого карста, для них характерны секущие формы, незначительность размеров в поперечном сечении, линейная вытянутость по направлению, близкому к вертикальному, тенденция к разветвлению с образованием мешкообразных форм.
Молодые карстовые полости выполнены, главным образом, песком серовато-желтым, мелкозернистым с неясной слоистостью, обусловленной ожелезнением. В других полостях этот песок кварцевый с ясно выраженной горизонтальной слоистостью, обусловленной сортировкой материала, т.е. наличием тонких прослоев слабоглинистого мелкозернистого песка. В средне-мелкозернистых песках встречаются прослои тонкозернистого песка мощностью до 5-7 см, обладающих очень тонкой горизонтальной слоистостью.
Кроме того, в песках встречаются линзовидные прослои гравийно-галечникового материала из разнообразных пород. Галька очень хорошей окатанности, размер ее от 2-3 см до 5-10 см. По-видимому, данный заполнитель поступая из аллювия седьмой надпойменной террасы р.Енисей путем его выноса в момент накопления аллювия. Об этом свидетельствует большое сходство состава песка и гравийно-галечникового материала заполнителя карстовых полостей с аллювием VII надпойменной террасы.
С инженерно-геологической точки зрения карстовые полости молодого возраста, выполненные песчаным и гравийно-галечниковым материалом, не представляет большой опасности в смысле неравномерности осадки от сооружений, так как каждая полость имеет очень небольшое поперечное сечение. Но при повышении обводненности массива торгашинских известняков могут возникнуть условия, благоприятные для выноса песчаного заполнителя карстовых полостей и возобновление карстовых процессов.
Разновидностью молодого карста являются пещеры, глубина залегания которых до 30 м, единичные до 100 м. Для основания сооружений пещеры представляют большую опасность, так как создают реальную угрозу провалов, тем более, что они труднокартируемы.
По данным наблюдений маркшейдерской службы цементного завода (М.М. Лисятинский) сезонные воды снеготаяния (а также ливневые дождевые), которые собираются в распадках между и выше карьерами «Цветущий лог» и «Черный мыс», обычно исчезают в карстовых воронках и соответственно в разрабатываемые горизонты карьеров не попадают. Глубина карстования массива торгашинских известняков контролируется базисом эрозии р.Енисей.
Сейсмичность. Район г. Красноярска и площадка строительства золоотвала, в частности, размещена в регионе с весьма слабой природной фоновой сейсмичностью, равной 5 баллам.
Однако, в непосредственной близости от проектируемого золоотвала расположены карьеры других предприятий г. Красноярска, в которых ведутся в настоящее время и будут продолжаться в будущем массовые взрывные работы с большим (до 30-40 т) количеством одновременно взрываемого аммонита. При этом сооружения золоотвала будут испытывать воздействие наведенной техногенной сейсмичности, эквивалентной по интенсивности воздействия землетрясению в 8 баллов по шкале Рихтера.
Вывод
В данной работе проведен анализ эксплуатационных свойств гидрозолоотвала ТЭЦ-2,природных условий и физико механических свойств грунтов золошлаковых отходов. Основание и борт карьера сложены известняками торгашинской свиты нижнего-среднего кембрия. Известняки торгашинской свиты нижнего-среднего кембрия серые, скрытокристаллические, с массивной текстурой.. Мощности ритмично переслаивающихся слоев из золы и шлака колеблются в пределах от нескольких миллиметров до 5 см.
Проведен расчет фильтрации после которого установили, что возможна фильтрационная утечка осветленной воды из пруда в неэкранированный водопроницаемый массив борта и далее в более глубокие слои основания.
Для уменьшения загрязнения окружающей среды фильтрационными водами рекомендуется: 1. По всему смоченному периметру проницаемого трещиноватого борта чаши золоотвала намыть из золошлаков экранирующую призму шириной не менее 6 м и обязательно выдерживать ее при дальнейшей эксплуатации.
2. Вдоль основной ограждающей дамбы намыть экранирующую призму шириной от 3 до 6 м и сохранять ее до конца эксплуатации.
3. Строго соблюдать проектные отметки дна выемки и уровня воды в последовательно разрабатываемых и вновь замываемых секциях № 1,2.
4. Полностью устранить фильтрацию из бассейна осветленной воды путем устройства надежного противофильтрационного экрана; возможен также вариант полного осушения БОВ и вывода его из схемы ГЗУ.
Выполнен статистический расчет устойчивости сооружения, после которого было установлено, что эксплуатация существующего золоотвала не повлияет на устойчивость низового откоса основной дамбы.
Экологическая оценка, проведенная в данной работе соответствует законным актам обеспечивающим экологическую безопасность гидрозолоотвала Красноярской ТЭЦ - 2 и позволяет уменьшить экологический ущерб почти на 30%.
Список литературы
1. Рабочий проект «Резервное складирование золошлаков Красноярской ТЭЦ 2» 2001. - С. 3-82 .
2. Проект, выполненный Красноярской ТЭЦ - 2 во исполнение требований закона РФ «Об отходах производства и потребления и условий их размещения» - 2001. - 68 с.
3. Н.Сысоев Ю.М., Кузнецов Г.И. Проектирование и строительство золоотвалов. М.: Энергоатомиздат, 1990.
4. Рекомендации по проектированию и строительству противофильтрационных экранов золоотвалов и накопителей производственных сточных вод электростанций. П82-79. ВНИИГ, Л., 1980.
5. Руководство по расчету фильтрационной прочности грунтовых сооружений и их оснований. П 59-94. ВНИИГ. С-Петербург 1995.
6. Указания по организации и проведению натурных наблюдений на гидротехнических сооружениях. ВСН -01-74. Минэнерго СССР. Энергия. 1974.
7. Криогенные процессы при возведении намывных ограждающих дамб гидроотвалов в районах Крайнего Севера / Кузнецов Г.И. // Материалы конференций и совещаний по гидротехнике. Исследования, проектирование, строительство и эксплуатация гидротехнических сооружений на Крайнем Севере и в районах многолетней мерзлоты. -Л.: ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева. -1982. - С. 39-46.
8. Криогенные процессы и устойчивость хвостохранилищ на многолетнемерзлых основаниях / Кузнецов Г.И. // Проблемы инженерного мерзлотоведения в гидротехническом строительстве / АН СССР, Научный Совет по криологии Земли. -М.: Наука, 1986. -С. 67-75.
9. Оценка факторов, влияющих на промерзание нефильтрующего намывного массива / Кузнецов Г.И. // Известия ВНИИГ им. Б.Е.Веденеева. Том 217. Экологические и технологические вопросы возведения золоотвалов ТЭС. -Л.: Энергоатомиздат, 1989, -С. 21-29.
10.Теплофизическое обоснование конструкции и технологии возведения двухярусной дамбы мерзлого типа / Кузнецов Г.И. Распопова Р.Х. // Известия ВНИИГ им. б.е.веденеева. Том 217. Экологические и технологические вопросы возведения золоотвалов ТЭС. -Л.: Энергоатомиздат, 1989. -С. 17-21.
11. Намывная ограждающая дамба с теплогидроизоляционным экраном и незамерзающим дренажем / Кузнецов Г.И., Распопова Р.Х. // Известия вузов. Строительство и архитектура. -1990. - № 4. - С. 64-73.
12. Пути совершенствования строительства и эксплуатации золоотвалов ТЭС в Сибири / Кузнецов Г.И. // Энергетическое строительство, -1991. -№ 5. -С. 25-27.
13. Новая технология экранирования ложа намывного накопителя на мерзлом основании / Кузнецов Г.И., Шалгинова Л.Т. // Известия вузов. Строительство.1992. - № 3. - С. 84-91.
14. Эффективный способ регулирования теплового режима ограждающей дамбы намывного накопителя в сложных мерзлотно-геологических условиях Кузнецов Г.И. // Известия вузов. Строительство. -1995. - № 1. - С. 75-79.
15. Эффективная технология намыва внутренней экранирующей призмы золоотвала / Кузнецов Г.И. // Известия вузов. Строительство. -1996. № 8. -С. 80-84.
16. Основы проектирования золоотвалов / Кузнецов Г.И. // (Учебное пособие; 2-е изд., перераб. и доп.; рекомендовано Министерством общего и профессионального образования Российской Федерации в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений). -Красноярск: КГТУ, 1998. -181 с.
17. Эффективные технические решения накопителей промышленных отходов в криолитозоне / Кузнецов Г.И. // Известия вузов. Строительство. -1999. - № 2-3. - С. 85-94.
18. Проектирование и строительство золоотвалов./ Сысоев Ю.М., Кузнецов Г.И. // -М.: Энергоатомиздат, 1990. -249 с.
19. А.с. 1596003 СССР, МКИ 5 Е 02В 7 / 06. Способ возведения намывного сооружения / Кузнецов Г.И. // № 4600558 / 23-15; Заявл. 02.11. 1988; Опубл. 30.09. 1990, Бюлл. № 36.
20. А.с. 1677167 СССР, МКИ 5 Е 02В 7 / 06. Противофильтрационный экран накопителя на льдонасыщенном основании / Кузнецов Г.И. // № 4734267 /15; Заявл. 01.09. 1989; Опубл. 15.09. 1991, Бюлл. № 34.
26. Глебов В.Д., Лысенко В.П., Белышев А.И. Конструирование, расчет и технология возведения пленочных экранов и диафрагм средне- и низконапорных плотин из грунтовых материалов. - Материалы конференций и совещаний по гидротехнике: Инженерное мерзлотоведение в гидротехническом строительстве / ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева, 1984. с. 181 - 185.
27. Ершов Э.Д. Общая геокриология. - М.: Недра, 1990. - С. 192 - 194.
28. Гидротехнические сооружения./Г. В. Железняков, П. Л. Иванов и др.; Под общ. ред. В. П. Недриги. - М.: Стройиздат, 1983. - 543 с.
29. «Федеральный закон об охране окружающей среды» ( ст.2-14, ст.31-54.)
30. «Федеральный закон РФ об отходах производства и потребления» (ст. 5 - 23. )
31. «Федеральный закон о безопасности гидротехнических сооружений» (ст. 2-12.)
32. «Санитарные правила по определению класса опасности токсичных отходов производства и потребления СП 2.1.7.1386-03» (ст. 3 - 32. )
Размещено на .ru
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
