Способ осушения высокообводненных торфяных залежей верхового типа

Способ осушения высокообводненных торфяных залежей верхового типа

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. СПОСОБ ОСУШЕНИЯ ВЫСОКО-/. : ОБВОДНЕННЫХ ТОРФЯНЫХ ЗАЛЕЯЖИ ВЕРХОВОГО ТИПА, включающий поэтапное выполнение проводящих и регулирующих открытых каналов, отличающийся тем, что, с целью повышения эф. фективности осушения, в зимний период перед выполнением открытых каналов на залежи вдоль трасс открытых каналов равномерно на осушаемой площади прокладывают сеть водопоглощающих скважин на глубину, равную глубине залегания водоносного горизонта, и сбрасывают по ним воду в водоносный горизонт, a затем выполняют открытые каналы в три этапа: летом, осенью и зимой, до проектной глубины. 2, Способ по п. 1, о т л и ч a ющ и и с я тем, что расстояние между водопоглощающими скважинами d определяется по формуле K-f K.tCH|o). о К - безразмерный коэффициент, где зависящий ОТ диаметра скважины; Кфкоэффициент фильтрации е торфа; t - время осушения; а - коэффициент сжимаемости торфяной залежи; EQ- коэффициент пористости.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

РЕСПУБЛИН

0% (11) (д) E 21 С 49/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ где К—

КфГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К.АВТОРСКОМУ СВИД,ЕТЕЛЬСТВУ (21) 3387958/22-03 (22) 25.01.82 (46) 30.03.84. Бюл. Р 12

1 (72) В.И.Косов (71) Калининский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт (53) 622.331(088.8) (56) 1. Авторскбе свидетельство СССР

Р 440473, кл. E 21 С 49/00, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

N - 690188, кл. E 21 С 49/00, 1979 (прототип). (54)(57) 1. СПОСОБ ОСУШЕНИЯ ВЫСОКО-.

ОБВОДНЕННЫХ ТОРФЯНЫХ ЗАЛЕН(ЕЙ ВЕРХОВОГО ТИПА, включающий поэтапное выполнение проводящих и регулирующих открытых каналов, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения эффективности осушения, в зимний период перед выполнением открытых каналов на залежи вдоль трасс открытых каналов равномерно на осушаемой площади прокладывают сеть водопоглощающих скважин на глубину, равную глубине залегания водоносного горизонта, и сбрасывают по ним воду в водоносный горизонт, а затем выполняют открытые каналы в три этапа: летом, осенью и зимой, до проектной глубины.

2, Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что расстояние между водопоглощающими скважинами cl определяется по формуле безразмерный коэффициент, зависящий от.диаметра скважины; коэффициент фильтрации торфа; время осушения; коэффициент сжимаемости торфяной залежи; коэффициент пористости.

955

f 1082

Изобретение относится к торфяному производству и может быть использовано в торфяной промышленности для осушения преимущественно высокообводненных торфяных залежей верхового

5 типа, а также в мелиорации, сельском хозяйстве и строительстве на торфяниках.

Известен способ осушения торфяных залежей, в том числе и верхового типа, включающий отрывку каналов и отвод по ним поверхностных вод. Каналы открывают за один проход на полную (проектную) глубину и одновременно заполняют их водой до уровня, обеспечивающего устойчивость стенок, После этого производят постепенное снижение уровня воды в канале до отметки дна (1 .

Использование указанного способа на высокообводненных торфяных залежах, где влажность выше 93Х, а прочность на сдвиг менее 6 кПа, т.е. на месторождениях с грядово-мочажными и градово-озерными комплексами, приводит к тому, что каналы полностью деформируются или их прокопка на полную глубину вообще невозможна вследствие низко несущей способности залежи в предлагаемый период копания каналов. Кроме того, их использование удлиняет нормативные сроки ввода площадей в эксплуатацию, приводит к .большим объемам земляных работ за счет многоэтапного углубления осушителей и к загрязнению водоприемников сточными торфяно-болотными кислыми и богатыми органикой водами, поскольку их сброс осуществляется прямо из залежи по открытым каналам в водоприемник.

Наиболее близким к предлагаемому является способ осушения высокообводненных торфяных залежей верхового типа, включающий поэтапное выполнение проводящих и регулирующих открытьГх каналов j2 j.

Недостатком известного способа является большая продолжительность процесса осушения и значительные объемы земляных работ вследствие многоразового (от 3 до 6 раз) углубления траншей-осушителей на залежах верхового типа с высокой обводненностью и очень низкой прочностью.

Длительность преднарительного осу- шения при использовании данного способа на залежах с градово-мочажным и градово-озерным комплексом (ваиболее трудноосушаемые и распространенные среди торфяных залежей верхового типа) составляет 5-6 лет, что в

2-3 раза больше предусмотренного нормами технологического проектирования торфяных предприятий. К недостаткам следует отнести также и низкую эффективность работы траншейосушителей, которая обусловлена тем, что прочность торфяных залежей низка и составляет 3-8 кПа. При данной прочности канал работает всего лишь несколько дней, а порой часов и минут. Так, траншея-осушитень или канал любой другой формы, выполненный на торфяной залежи верхового типа,влажность торфа которой выше 947 и прочность лишь 6 кПа, заплывает вслед за проходом машины. Поэтому большие затруднения связаны с реализацией данного способа на сильнообводненных торфяных залежах верхового типа с наличием значительного количества оз р, озерков, мочажин, окнищ и т.д.

Выполнение открытых осушителей на такой основе вызывает необходимость применения дополнительных мероприятий — искусственное намораживание, работа копающих машин на сланях и т.п., что связано с дополнительными затратами и опасностью работы для машин и людей. Деформация каналов, их незначительная начальная глубина понижает эффективность осушения и поэтому их располагают близко друг от друга (10 и). Это вызывает резкое возрастание объема земляных работ.

Кроме того, сброс в открытые водоприемники статических (вековых) поверхностных и частично ннутризалежных вод при выполнении осушителей загрязняет их. В реках, озерах и других водоемах увеличивается цнетность воды, содержание взвешенных веществ н виде органической массы, которая уменьшает содержание кислорода, интенсифицирует развитие микроорганизмов и бактерий в воде. Все это приводит к быстрому загрязнению водоема, уничтожению живых организмов и н последующем к заболачиванию.

Цель изобретения — повышение эффективности осушения.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу осушения высокообводненных торфяных залежей верхового типа, включающему поэтапное выполнение проводящих и регулирующих открытых каналов, в зимний

955 4 минерального горизонта, лежащего под торфяной залежью и водоупором, и в него сбрасывают поверхностную и внутризалежную воду. Бурят и оборудуют водопоглощающие скважины на расстоянии эффективного действия, которое определяется исходя из скорости консолидации, фильтрационных сво.яств подстилающего грунта и напоров воды в поглощающем горизонте и в залежи. Оно определяется по известному уравнению: ф (+Pî) d-=K а где К вЂ” безразмерный коэффициент, зависящий от диаметра скважины;

k — коэффициент фильтрации торфа, м/сут; — время осушения, сут; коэффициент пористости;

a — коэффициент сжимаемости торфяной залежи, кг/м .

На фиг. 1 изображена принципиальная схема гидрологического разреза высокообводненного торфяного месторождения верхового типа; на фиг. 2схема реального гидрологического .разреза высокообвопненной торфяной залежи верхового типа месторождения Уломское

I; на фиг. 3 — схема разреза торфяной, залежи, осушэемой водопоглощающими. скважинами и каналами; на фиг. 4 — 35 схема размещения водопоглощающих скважин и каналов, вид в плане.

Осушение высокообводненной торфяной залежи верхового типа производят следующим образом.

В зимний период, когда на озерах,. озерках, мочажинах и других непроходимых местах образуется ледовой покров и резко возрастает несущая способность залежи 1 (фиг. 1 и 2), в тех местах залежи, где ее влажность в естественном залегании составляет более 93Х, а прочность на сдвиг (по оценке сопротивления торфа сдвигу) менее 6 кПа, пробуривают и оборудуют., 50. водопоглощающие скважины. Причем их располагают равномерно по осушиваемой площади в первую очередь в озерах,. озерках и мочажинах и по трассам будущих водопроводящих каналов 55. (фиг. 4) . Для предотвращения забива-... ния скважины оборудуют фильтрами.

Скважины пробуривают до водоносного

3 1082 период перед выполнением открытых каналов на залежи вдоль трасс открытых каналов равномерно на осушаемой площади прокладывают сеть водопоглощающих скважин на глубину, равную глубине залегания водоносного гори- зонта, и сбрасывают по ним воду в водоносный горизонт, а затем выполняют открытые каналы в три этапа: летом, осенью и зимой до проектной 10 глубины.

Кроме того, расстояние между водопоглощающими скважинами d определяется по формуле

К с(1+Р ) о

Q / где d — расстояние между водопоглощающими скважинами, м;

К вЂ” безразмерный коэффициент, зависящий от диаметра скважины;

К - коэффициент фильтрации торФ фа, м/сут;

1О- коэффициент пористости; а — коэффициент сжимаемости торфяной залежи, кг/м.

Выполняют водопоглощающие скважины в зимний период по той причине, что в декабре-марте уровень грунтовых вод находится на самой .нижней отметке (период межени).

В июне-июле, после понижения уровня весенних паводковых вод, производят отрывку водопроводящих каналов на глубину 1,4 м и каналовосушителей на глубину 1,0-1,4 м.

На этом заканчивается второй этап осушения.

В сентябре-октябре углубляют водопроводящие каналы до глубины 2,02,4 м и сеть каналов-осушителей до

1,4-1,6 м с одновременной закладкой временных мостов-переездов.

На четвертом этапе осушения — в ноябре-феврале доводят осушительную и водопроводящую сеть до проектных отметок. Далее извлекают часть обсад а ных труб из водопоглощающих скважин и переставляют их .на новый неосушенный участок массива. Оставшуюся часть водопоглощающих скважин используют, для регулирования уровня грунтовых вод. Для этого в летний пожароопасный период при эксплуатационном осушении (2 года и более) водопоглощающие скважины закрывают (тампонируют), а в дождливые сезоны, когда уровень грунтовых вод находится от поверхности залежи на расстоянии, меньше предусмотренного нормативами осушения производственных площадей, их откры5 1082 вают и тем самым интенсифицируют осушение полей добычи торфа. Эакрытие и открытие водопоглощающих скважин по предлагаемому способу производят либо путем поднятия обсадной трубы во.5 допоглощающей скважины выше водоносного горизонта, т.е. извлечением -ее нижней части из водоносного горизонта и помещением в водоупор, либо путем спускания и тогда скважина работает, т. е. вода поступает в вбдоносный горизонт. Этими. двумя способами— тампонированием и поднятием осадной трубы производят регулировку уровня грунтовой воды. На фиг. 2 видно, что под вадонепроницаемьщ (водоупорным) слоем 2 и малопроницаемым слоем 3 залегает водоносный горизонт 4, который выходит в реки Уломку и Петух. что дает возможность сбрасывать воду из залежи в водоприемники.

Использование предлагaeMoro способа позволяет круглый год в отличие от известных способов сбрасывать посредством водопоглощающих скважин 5 поверхностные и, что особенно важно, внутризалежные воды. Известные спо- собы осушения торфяных залежей верхового типа с использованием открытых каналов или часто расположенных траншей-осушителей позволяют лишь сбрасывать поверхностные воды до глубины 0 5 м, что недостаточно для технологии торфяного производства. . Кроме того, сброс даже этих вод.. возможен лишь s том случае, если водопроводящие каналы (магистральный и валовые) будут работоспособны, что весьма трудно осуществить на практике осушения высокообводненных торфяных земель верхового типа. Деформация (полная или частичная) одного из водопроводящих каналов (даже на небольшом участке) создает подпор по всей осушительной сети на десятках и сотнях гектаров, тем самым резко

45 снижая осушенность залежи. В связи с этим удлиняются сроки осушения и возрастают объемы земляных работ. При использовании предлагаемого способа осушение залежи начинается сразу на всей осушаемой площади и не зависит от работоспособности открытых осушителей. Каналы прокапывают уже на предварительно уплотнившейся залежи, доводят их за 2-4 прохода до проектных глубин (вместо 6-8 проходов).

Поскольку осушение торфяной залежи (удаление свободной воды) происходит

955 б по всей толще, то это обусловливает равномерную ее осадку и уплотнение.

Это в свою очередь позволяет повысить прочность на большую глубину, а следовательно, и прокапывать более глубокие первоочередные каналы — не

0,8-1,0 м, как это рекомендовано нормативными документами, а более

1,0 м. Это позволяет выполнять каналы за меньшее число проходов копающей машины.

Уровень грунтовых вод при сочетании водопоглощающих скважин с открытыми осушителями располагается ниже на 0,3-0,5 м, что позволяет уменьшить их количество на единицу площади в среднем в 2 раза, т.е. каналы или траншеи-осушители выполнять не через

i0 м (согласно известному способу), а через 20 м, создавая тем самым сразу технологические карты, принятые в технологии торфодобычи.

Водопоглощающие скважины позволяют в сочетании с открытыми каналами снизить влажность верхнего разрабатываемого слоя на 2-4Ж и интенсифицировать процесс осушения. Преимущество предлагаемого. способа заключается в том, что водой из залежи через водопоглощающие скважины и водоносный горизонт можно наполнять пересыхающие реки, озера, водохранилища в период летней межени, когда резкое снижение уровня грунтовых вод, а следовательно, и уменьшение запасов воды в водоприемниках наносит значительный ущерб народному хозяйству.

Способ осушения торфяных залежей верхового типа, залегающих на водоразделах, подстилаемых водонепроницаемым слоем толщиной до 2,0 м и водоносными горизонтами, можно использовать также при локальном осушении трасс будущих автодорог, железнодорожных магистралей ЛЭП и т.д., проходящих через подобные торфяные залежи. По этим трассам размещают сеть водопоглощающих скважин, а после. понижения грунтовых вод нарезают каналы вдоль трасс и производят отсыпку грунта. Это позволяет интенсифицировать процесс осушения залежи и снизить капитальные затраты на выторфовывание.

Поверхностнь|е воды в начальный момент осушения сбрасывают в водо-. носные горизонты, богатые кальциевыми солями. При фильтрации по ним сннжа7 10829 ется кислотность и окнсляемость торфяно-болотных вод, уменьшается количество взвешенных органических веществ и цветность, т.е. происходит их очистка. Поступающая в водоприемник вода самоочищается. Это имеет

/ большое природоохранное значение, поскольку только в начальный период осушения верховой залежи при сниже-. нии ее влажности с 94 до 89Х из 10

0,5 м верхнего слоя сбрасывается в водоприемники только со 100 га около 0,5 млн.м воды. Таким образом, значительное количество кислых торфяно-болотных вод, богатых органи- "15 кой, значительно улучшает свои качественные характеристики и не заг55

8 рязняет водоприемники при их сбросе по предлагаемому способу.

Способ осушения высокообводненных торфяных залежей верхового типа позво.ляет удалять воду прежде всего из наиболее обводненных участков — озер., озерков, окнищ, мочажин, водяных жил и мешков, внутризалежных водяных русел, в то время как согласно известному способу эти места: осушаются либо в последнюю .очередь из-за невозможности подъезда к ним мелиоративной техники, либо вообще не осушаются и замедляют процесс осушения, создавая подпитки,. подпоры, градиенты перетока воды к осушаемым площадям и не формируя осушители.

1 " Д- оРФ а 2ЯД - 3одау орный залежь

eopusoem

ВАЯЯ- бодаиасьнцен-ц. ЦЦ - водоносный

enðoäbl

НАР ЯлОпРныР гарц одщ

-з д ижение доды

Фиг,я

Составитель И. Синицкая

Редактор Л. Филь Техред С.Мигунова Корректор 10. Макаренко

Заказ 4239 Тираж 5б4 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r Ужгород, ул. Проектная, 4