CC BY
110
© Е.В. Зелинская, Б.А. Тальгамер, М.А. Киселева, А.Н. Махнев, Р.Г. Черкасов, 2009
Е.В. Зелинская, Б.А. Тальгамер, М.А. Киселева,
А.Н. Махнев, Р.Г. Черкасов
РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО ПРИРОДООХРАННЫМ МЕРОПРИЯТИЯМ ПРИ ДРАЖНОМ СПОСОБЕ ПЕРЕРАБОТКИ ПЕСКОВ МЕСТОРОЖДЕНИЯ р. ИРЕЛЯХ
Проведено исследование возможности перевода дражных котлованов драг № 201 и 202 на замкнутую систему технического водоснабжения.
Ключевые слова: руслоотводный канал, драги, корреляционный анализ, загрязнения речной сети.
Одним из условий при дражной разработке пойменных россыпей является отвод русла реки от места осуществления горных работ. Без выполнения этого невозможно предотвратить загрязнение вод реки взвешенными частицами.
Применяются два основных способа отвода русла реки: строительство руслоотводного канала и пропуск русла по пойменной части долины, отгороженной дамбами (отвалами драги) от дражного котлована.
Сооружение руслоотводного канала является предпочтительным решением, так как при его применении не происходит вымывания взвешенных веществ, отложившихся в дражном котловане после перевода русла отводимой реки на другую половину долины. Однако не всегда имеется техническая возможность проведения руслоотводного канала (например, при крутых бортах долины). В этом случае возможна отработка россыпи частями с пропуском реки Ирелях по участку долины, отгороженному дамбой закрытого котлована. Первоначальная разработка дражных полигонов проводилась без сооружения руслоотводных котлованов. В настоящее время применены оба варианта для дражных котлованов драг № 201 и 202. В процессе дражной разработки участка россыпи было выполнено сооружение руслоотводного канала, рассчитанного на пропуск паводкового расхода р. Ирелях 5% обеспеченности (176 м3/с).
Рис. 1. Схема дражных разрезов
Для сооружения канала в условиях разработки россыпи р. Ирелях, были выполнены работы по формированию русла канала и строительству дамбы, предотвращающей смешивание проточной воды с технологической водой дражного котлована.
Исследование влияния работы драг на загрязнение водных объектов. Драги № 201 и № 202 с 2005 года работают в закрытых котлованах выше дамб № 1 и № 7. Отстой воды производится как непосредственно в дражных разрезах, так и в старых дражных выработках, расположенных ниже по течению.
После перекрытия дамб в меженный период поверхностный слив из водоемов по р. Ирелях отсутствует и имеют место только фильтрационные утечки, менее загрязненные взвешенными веществами.
В связи с тем, что драги №№ 201 и 202 с 2006 года были переведены на работу в закрытых котлованах путем строительства руслоотводного канала (РОК) для котлована драги № 201 и отсыпки продольной дамбы с созданием закрытого котлована (ДЗК) драги № 202, появилась необходимость проведения исследований в промышленных условиях с целью оценки влияния драгирования на загрязнение реки Ирелях взвешенными веществами в новых условиях. Исследования были проведены на стадии окончания весеннего паводка. Для более достоверного определения влияния работы драг были намечены по три пары
Дамба закрытого котлована
Рис. 2. Схемы опробования проточной и технологической воды в котлованах драг №201 и 202
точек опробования для каждой драги. Пробы брались одновременно с обеих сторон дамбы закрытого котлована драги № 202 и дамбы руслоотводного канала котлована драги № 201. Точки отбора проб были пронумерованы от 1 до 3 с добавлением индекса «В» для пробы внутри и индекса «Н» снаружи закрытого котлована соответственно. Кроме того, дополнительно проводилось опробование с целью определения эффективности очистки сточных вод дражных котлованов при фильтрации через водоподпорные дамбы. Эти пробы отбирались с номером 4 и индексами «В» и «Н» соответственно. Схемы опробования приведены на рис. 2.
Полученные расчеты корреляционного анализа позволили сделать однозначный вывод об отсутствии связи между значениями концентрации взвешенных веществ внутри и снаружи дражного котлована. Соответственно следует заключение об отсутствии влияния работы драг на содержание взвешенных веществ в реке Ирелях при однозначных уровнях воды в дражном котловане и реке и наличии изолирующих дамб. Этот вывод подтверждает и соотношение средней концентрации взвешенных веществ до района дражных работ, равное 26,5 мг/дм3 и в устье р. Ирелях, равное 26,3 мг/дм3 по данным лаборатории рудника Мирный в 2007 году.
Хотя величина концентрации взвешенных веществ в районе работы драг выше, чем в начале и конце котлована как в дражных котлованах, так и в р.Ирелях, но корреляции между конкретными
значениями величин нет. Более высокая концентрация взвешенных веществ в водах р. Ирелях на уровне середины затопленной части долины выше дамбы № 7 и середины РОК выше дамбы № 1 связана с влиянием волнения воды на обширном открытом пространстве и частичном отсутствии каменной наброски в этой части дамб закрытых котлованов, а не работой драг непосредственно.
В ходе натурных исследований была определена эффективность очистки вод дражных котлованов в процессе фильтрации через водоподпорные дамбы и фактические расходы фильтрационных утечек.
Для дамбы № 1 и котлована драги № 201 эффективность очистки при фильтрации составила 82%, для дамбы № 7 и котлована драги № 202 эффективность очистки фильтрации составила 67%.
Средний расход фильтрационных утечек через дамбы № 1 и № 7 составил 48 м3/час и 32 м3/час соответственно.
При этом необходимо отметить, что содержание взвешенных веществ в стоках дражных котлованов было ниже содержания взвешенных веществ в реке Ирелях в нижней части руслоотводного канала. Соответственно эффективность очистки сточных вод путем фильтрации при существующем расходе фильтрационных утечек через существующие дамбы является достаточной для соблюдения требований природоохранного законодательства.
Высокое содержание взвешенных веществ в отдельных пробах в руслоотводном канале и снаружи закрытого котлована было обусловлено нарушением технологии отсыпки продольных дамб, а именно некачественным покрытием дамб каменной наброской. Это отчетливо видно на фотографии (рис. 3). При отборе проб приходилось отбирать образцы с повышенной мутностью, хотя в стрежне водотока реки вода была значительно чище.
Рис. 3. Вымывание взвешенных веществ водами реки Ирелях из продольной дамбы закрытого котлована драги № 202 при отсутствии каменной наброски
Рис. 4. Схема формирования струестеснительных насыпей (дамб)
Поэтому качество сооружения плотин необходимо строго контролировать, а для уменьшения затрат на каменную наброску и снижения степени размыва берегов и дамб закрытого котлована рекомендуется применять струестеснительные насыпи (рис. 4).
Анализ способов предотвращения загрязнений речной сети. В настоящее время при разработке Иреляхской россыпи расход добавочной воды обуславливается необходимостью восполнения фильтрационных утечек, потерь на испарение и расходов, связанных с технологическими нуждами (в том числе для затопления вновь созданных драгой выработок). Это подтверждается практической эксплуатацией драг № 201 и 202 в закрытых котлованах в течение последних двух промывочных сезонов.
Значительный расход фильтрационных утечек, как правило, связан с отсутствием водоупорных пород. Использование же для сооружения плотин и перемычек крупнозернистого материала исключает возможность осветления фильтрующихся вод, так как мелкие взвеси в порах песчано-галечных пород практически не задерживаются. Большой расход фильтрационных утечек через тело плотины приводят к нарушению требований охраны природы, касающихся загрязнения водотоков взвешенными частицами. В та-
ком случае для предотвращения загрязнения водотоков обычно предлагаются следующие мероприятия:
1. Сокращение фильтрационных утечек, что существенно усложняет сооружение плотин и влечет дополнительные расходы.
2. Очистка профильтровавшихся вод (в том числе с использованием коагулянтов, флокулянтов), что технически сложно в потоке воды и также связано с трудовыми и материальными затратами.
Подача чистой воды в дражный полигон. Существенно упростить решение данного вопроса и исключить дополнительные затраты на противофильтрационные мероприятия и очистку сточных (фильтрационных) вод позволяет изменение условий подачи добавочной воды в дражные разрезы или илоотстойники.
Как показывает анализ опыта работы предприятий, в настоящее время подачу добавочной воды осуществляют, как правило, самотеком в верхнюю часть дражного разреза или в створ, где работает драга. Таким образом, свежий приток разбавляет воду в зоне работы драги и обеспечивает вынос из котлована тонкодисперсных частиц. При разработке россыпей с хорошо промывистыми песками (к которым, в частности, относится техногенное месторождение р. Ирелях) мутность воды в разрезе невелика и удаление взвесей, как правило, не требуется. В таких условиях воду более целесообразно подавать непосредственно к плотине. Это позволит создать некоторый подпор чистой воды у мокрого откоса плотины и направить транзитный поток (для заполнения «пазух» и восполнения потерь воды) в сторону дражного забоя.
Такой вариант предотвращения загрязнения реки Ирелях можно было бы рекомендовать в случае проведения руслоотводного канала за пределами поймы реки. Однако при существующей схеме, когда русло реки Ирелях проходит непосредственно по пойме, вариант с естественной водоподпиткой дражного котлована у водоподпорной дамбы невозможен, так как уровень воды в нижней части руслоотводного канала будет ниже, чем в дражном котловане. В то же время уровень воды в закрытом дражном котловане одинаков по всей длине. Поэтому подпитка замкнутого дражного котлована у водоподпорной дамбы возможна лишь с использованием насоса.
Водослив
Рис. 5. Схема замкнутого водоснабжения дражного котлована с оборотньш водоснабжением
Вторым недостатком этого варианта водоснабжения дражного котлована является то, что при этом загрязнение уменьшается, но не предотвращается полностью.
Замкнутая система водоснабжения. Другим вариантом решения проблемы сброса взвешенных веществ из дражных разрезов в водотоки является сбор фильтрационных вод ниже водоподпорной дамбы и возврат их в дражный разрез. В простейшем случае для этого потребуется формирование водосборных канав и приемного зумпфа с установкой откачивающей насосной станции (рис.
5).
Такой вариант замкнутого водоснабжения позволяет при небольших затратах перевести дражные котлованы на полностью замкнутую схему водоснабжения. Тем самым сброс сточных вод в водотоки будет совершенно исключен.
Подача возвратной воды насосами к мокрому откосу дамбы позволяет направить транзитный поток от дамбы к драге и тем самым уменьшить концентрацию взвесей в фильтрующихся через дамбу сточных водах.
Пропуск паводковых вод. Технически сложной проблемой в условиях россыпи реки Ирелях является пропуск паводковых вод. Большой расход воды в весенний и осенний паводки практически не оставляют никаких шансов на решение вопроса соблюдения
требований природоохранного законодательства. Единственным решением до перевода драг на работу в закрытых котлованах была остановка драг на период пика весеннего половодья. В настоящее время это нецелесообразно в связи с закрытием котлованов.
Если рассмотреть проблему загрязнения реки Ирелях при пропуске паводка по источникам возникновения этих загрязнений, то необходимо отметить следующие.
Основными источниками загрязнения являются:
1. Вынос тонкодисперсных частиц за счет боковой эрозии бортов при высокой скорости течения паводковых вод;
2. Вынос из дражных котлованов взвешенных частиц, отложившихся в течение меженного периода, транзитным потоком паводковых вод;
3. Подмыв и обрушение берегов реки в местах поворота русла;
4. Размыв водозапирающих перемычек водосбросных каналов дражных котлованов.
Соответственно для снижения выноса взвешенных веществ возможно предложить следующие мероприятия:
1. Для устранения вымыва тонкодисперстных частиц в пойме реки Ирелях необходимо проектировать канал для пропуска паводковых вод соответствующего сечения с отмосткой русла валунно-галечным материалом толщиной не менее двойного среднего диаметра куска материала отмостки. Однако, в связи с тем, что это мероприятие является высокозатратным, оно не рассматривается в качестве предложения в технологический регламент.
В связи с этим рекомендуется отсыпать из каменного материала вдоль продольной дамбы и берега струестеснительные дамбы вкрест простирания долины через 50-150 м.
2. Для устранения второй причины загрязнения (вынос взвешенных частиц транзитным потоком) необходимо изменить схему водоподпитки.
3. Для устранения подмыва берегов руслоотводного канала необходимо соблюдать те же условия, что и при строительстве канала - и непременно применять каменную наброску, если берег не скальный. Также необходимо убирать поверхностный грунтовый слой у верхнего края руслоотводного канала для исключения загрязнения реки при подмыве берега.
4. Для устранения загрязнения при вскрытии грунтовых перемычек водообводных каналов для пропуска паводковых
Водослив
Рис. 6. Схема водоснабжения дражного котлована с различным пропуском паводковых и меженных вод
вод, необходимо рассмотреть варианты монтажа стационарных не-размываемых перемычек.
Совершенствование схемы водоснабжения. Анализ воздействия разработки дражных полигонов свидетельствует о том, что строительство РОК и закрытие дражных полигонов проведенное АК «АЛРОСА» в 2005 и 2006 гг. способствовали значительному снижению выноса взвешенных частиц. Существующие схемы водоснабжения драг в закрытых котлованах не оказывают влияния за загрязнение вод реки Ирелях.
Дальнейшее снижение содержания взвешенных веществ в период работы дражных полигонов возможно путем реализации ряда мероприятий.
Для исключения выноса из дражных котлованов взвешенных частиц, отложившихся в течение меженного периода, рекомендуется использовать такие схемы водоподпитки, при которых транзитные потоки в меженный период не будут проходить по руслоотводному каналу, используемому для сброса паводковых вод.
Перевод дражных котлованов на замкнутую схему технического водоснабжения. Для перевода дражных котлованов драг №
201 и 202 на замкнутую систему технического водоснабжения необходимо предусмотреть проведение работ по сбору и возврату в котлован фильтрационных утечек водоподпорных дамб.
Для сбора фильтрационных утечек следует вдоль сухого откоса дамбы провести водосборную канаву небольшой глубины (0,3 -0,5 м) вдоль нижней бровки сухого откоса водоподпорной дамбы. В наиболее низком месте водосборной канавы сооружается водосборный зумпф и насосная станция.
Вторым необходимым условием замкнутой схемы технического водоснабжения является поддержание уровня воды в руслоотводном канале выше, чем в дражном котловане. Тем самым предотвращается загрязнение вод реки Ирелях фильтрационными утечками из дражного котлована. Это достигается монтированием водосливного устройства на проектном уровне воды дражного котлована и достаточной пропускной способности последнего,
Zelinskaya E. V., Talgamer B.A., Kiseleva M.A.,
Mahnev A.N., Cherkasov R. G.
THE RECOMMENDATIONS ON DEVELOPMENT OF NATURE-CONSERVATIVE MEASURES DURING DREDGE METHOD OF PROCESSING SANDS AT DEPOSIT OF IRELYAH RIVER
The study on possibility of transporting dredge pits of dredges № 201 u 202 on closed loop system of water supply is carried out.
Key words: river channel offtake, correlation analysis, pollution of river net.
— Коротко об авторах --------------------------------------------
Зелинская Е.В., Тальгамер Б.А., Киселева М.А., Махнев А.Н. - Иркутский государственный технический университет,
Черкасов Р.Г. - Мирнинский ГОК.
А
