Экология / 2.Экологические и метеорологические проблемы  больших городов и промышленных зон

К.б.н. Ахмедова Н.Р., д.т.н. Ведяшкин А.С.

Калининградский государственный технический университет, Россия

Способ создания водозащитного экрана в основании свалок отходов

Проблема захоронения твердых бытовых и промышленных отходов уже длительное время остается актуальной. В России большое внимание уделяется разработке нормативов и требований к устройству новых полигонов ТБО. Одновременно с этим нерешенными остаются проблемы, возникающие при эксплуатации полигонов ТБО, которые возникли 30-40 лет назад, и на которых нет современных природоохранных сооружений.

Одним из важнейших природоохранных мероприятий на полигонах ТБО является возведение экранизирующих систем. Противофильтрационные экраны должны выполняться из материала с низкими фильтрационными свойствами. И если устройство экранов для вновь организующихся полигонов является легковыполнимым, то изоляция отходов от окружающих земель на необорудованных эксплуатируемых полигонах остается сложной проблемой.

В настоящее время разрабатываются различные способы возведения водозащитного экрана в основании свалок отходов (горизонтального), в том числе известен способ возведения экрана путем бурения наклонных вертикальных скважин через толщу наносов и струйную цементацию водоносного слоя пород, расположенных ниже дна карьера (Koerner R.M., 2000).

Рис. 1. Устройство изоляции дна свалки путем наклонно-направленного бурения и струйной цементации

(Koerner R.M., 2000).

Авторами разработан способ, техническим результатом которого является уменьшение расхода тампонажного раствора и, соответственно, снижение экономических затрат (Патент 2400629, 2010).

Предлагается в забое скважины создать цементную пробку, а нагнетание тампонажного раствора производить порционно с выдержкой между порциями, предварительно ограничивая интервал скважины для нагнетания одной порции тампонажного раствора при помощи тампона, объем каждой последующей порции предлагается увеличивать по отношению к предыдущей, а, по крайней мере, три первые порции тампонажного раствора готовить на основе быстротвердеющего вяжущего.

Способ реализуется следующим образом (рис.2).

Рис. 2. Способ возведения водозащитного экрана

1 – тело свалки; 2 – водоносный слой пород; 3 – скважина; 4 – забой; 5 - глубина забоя; 6 – цементная пробка; 7 – тампон; 8 – интервалы скважины; 9 – слои водозащитного экрана; а, б, в, г, д, е, ж – интервалы нагнетания

Через тело 1 свалки отходов в водоносный слой 2 пород бурится скважина 3, забой 4 которой располагают на глубине 5, выше которой необходимо создать водозащитный экран. В скважине 3 над ее забоем 4 создают цементную пробку 6, высотой равной одному-двум диаметрам, затем с помощью тампона 7 изолируют первый (а) снизу интервал 8 скважины и нагнетают тампонажный цементирующий раствор с быстросхватывающимся вяжущим (гипс), затем тампон освобождают, промывают, переставляют его на следующий вышерасположенный интервал нагнетания (б) и производят нагнетание быстросхватывающего раствора в этот интервал в большем объеме с учетом пористости грунта и так далее (с переходом на глинистый раствор в интервалах нагнетания (г, д, ж), причем площадь последнего слоя экрана должна равняться заранее рассчитанной площади, зависящей от расстояния между скважинами.

В результате поинтервального нагнетания в восходящем порядке с использованием в нижних слоях растворов быстросхватывающегося вяжущего в водоносном слое пород формируется водонепроницаемая область из слоев 9 вокруг каждой из скважин, при объединении которых в одну систему (с учетом схемы расположения скважин в плане по квадратной или треугольной сетке, рис.3) и создается водозащитный экран.

Рис. 3. Схемы расположения скважин при создании водозащитного экрана:

а – по квадратной сетке; б – по треугольной сетке: 1 - скважины; 2 – экран вокруг одиночной скважины; 3 – сетка; 4 – проектное положение скважин

Предлагаемый способ значительно более эффективный, т.к. расход тампонажного раствора для создания водозащитного экрана сокращается более чем вдвое. Таким образом, именно благодаря созданию в забое скважины цементной пробки, последующему поинтервальному нагнетанию тампонажного раствора в восходящем порядке с увеличением объемов подаваемого раствора и использованию при нагнетании в нижние интервалы скважины растворов с быстросхватывающимся вяжущим обеспечивается решение поставленной задачи - снижается расход раствора при создании водозащитного экрана в основании свалки.

Способ рекомендуется к применению на участках залегания первого водоносного горизонта на глубинах более 6 м.

Литература:

1. Koerner R.M. Emerging and future developments of selected geosynthetic applications / R.M. Koerner // Journal of geotechnical and geoenvironmental engineering. - April, 2000– Р. 291–306.

2. Пат. 2400629 РФ, МПК E21C41/32, E02D 31/00. Способ создания водозащитного экрана в основании свалок отходов / А.С. Ведяшкин, Н.Р. Ахмедова (Россия); заявитель и патентообладатель Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Калининградский государственный технический университет». - № 2009122597/03; Заявл. 11.06.2009; Опубл. 27.09.2010.