Рассматриваются вопросы проектирования, строительства и эксплуатации золоотвалов тепловых электростанций в различных климатических условиях. Дается анализ причин аварий золоотвалов, приводятся рекомендации по их предотвращению в процессе эксплуатации. Для инженеров-гидротехников – специалистов по проектированию, строительству и эксплуатации гидротехнических сооружений тепловых электростанций.

Предисловие

Глава 1. Общие сведения о системах золошлакоудаления и золоотвалах
1.1. Технологические схемы
1.2. Классификация и состав сооружений золоотвалов
1.3. Основные положения проектирования золоотвалов

Глава 2. Особенности проектирования золоотвалов
2.1. Особенности проектирования золоотвалов различных типов
2.2. Выбор класса золоотвалов
2.3. Выбор площадки пол строительство
2.4. Инженерные изыскания для проектирования
2.5. Виды и конструкции дамб золоотвалов
2.6. Противофильтрационные устройства золоотвалов
2.7. Назначение параметров водопроницаемости противофильтрационных устройств
2.8. Назначение расчетных характеристик грунтов

Глава 3. Проектирование золоотвалов в условиях Крайнего Севера
3 1. Общие положения
3.2. Выбор типа дамбы
3.3. Ограждающие дамбы талого типа
3.4. Ограждающие дамбы и золоотвалы мерзлого типа
3.5. Регулирование температурного режима ограждающих дамб и оснований золоотвалов в сложных мерзлотно-геологических условиях
3.6. Устойчивость намывных откосов с ледяными включениями

Глава 4. Расчеты температурного режима золоотвалов
4.1. Общие положения
4.2. Расчет оттаивания мерзлого основания отстойного пруда
4.3. Расчет предельного оттаивания ложа золоотвала
4.4. Оттаивание мерзлого основания при фильтрации под первичной ограждающей дамбой
4.5. Расчет промерзания намывной ограждающей дамбы
4.6. Расчет предельного температурного состояния ограждающей дамбы мерзлого типа и сезонного промерзания откоса

Глава 5 Наращивание, строительство и эксплуатация золоотвалов
5.1. Способы наращивания золоотвалов
5.2. Дренажные устройства золоотвалов
5.3. Строительство золоотвалов
5.4. Эксплуатация золоотвалов
5.5. Применение мерзлых грунтов для строительства дамб золоотвалов

Глава 6. Опыт строительства и эксплуатации гидроотвалов на Крайнем Севере
6.1. Гидроотвал на Енисейском Севере
6.2. Гидроотвалы в Западной Якутии
6.3. Многосекционный золоотвал с дамбой комбинированного типа

Список литературы

Предисловие

Золоотвалы являются звеном технологического цикла тепловых электрических станций (ТЭС), работающих на твердом топливе, и предназначены для организованного складирования золошлаковых отходов. По своему функциональному назначению, основному способу гидравлического складирования отходов, а также по комплексу вопросов, возникающих при проектировании золоотвалов сухого складирования, золоотвалы относятся к специальным гидротехническим сооружениям – накопителям вторичных материальных ресурсов.

Золоотвалы, как и другие накопители вторичных материальных ресурсов, 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 отложений, интенсивности намыва, рельефа откосов и дна отстойного пруда и др.).

Золоотвалы располагаются, как правило, на малоценных землях, в самых неблагоприятных инженерно-геологических и гидрогеологических условиях практически во всех регионах страны. Так, например, золоотвалы Рубцовской и Амурской ТЭЦ-1 строятся на акватории озер, золоотвалы Анадырской и Чаунской ТЭЦ, Аркагалинской ГРЭС расположены на вечномерзлых грунтах, золоотвалы Воркутинских ТЭЦ, Интинской и Усть-Илимской ТЭЦ и Читинской ГРЭС расположены на территориях распространения островной вечной мерзлоты, золоотвал Алма-Атинской ТЭЦ-2 проектируется на основании, сложенном грунтами I и II типов просадочности с мощностью просадочной толщи более 50 м, сейсмичность района строительства 9 баллов, высота первичной дамбы из суглинистого грунта при этом составляет 50 м. Золоотвал Майской ГРЭС строится на акватории морского залива на основании из водонасыщенных илов мощностью до 14 м. Золоотвалы являются сооружениями индивидуального проектирования, многие из них уникальны и не имеют аналогов в мировой практике.

Характерной особенностью золоотвалов является беспрецедентно высокая для промышленных и гидротехнических сооружений аварийность, отражающая крайне неудовлетворительное состояние проектирования, строительства и эксплуатации золоотвалов. Эксплуатации золоотвалов действующих ТЭС уделяется недостаточное внимание, эксплуатационные подразделения, как правило, не оснащены достаточным числом необходимых машин и механизмов, эксплуатационный персонал не обладает необходимой квалификацией. Качество строительства и выполнения проектных решений при строительстве золоотвалов очень низкое.

Кроме полного комплекса задач, решаемых при проектировании и строительстве водоподпорных грунтовых сооружений, при проектировании и строительстве золоотвалов возникает ряд дополнительных специфических задач, свойственных сооружениям накопителей промышленных отходов. Это, например, вопросы экологии – предотвращение попадания загрязненных стоков из золоотвалов в поверхностные водоемы и грунтовые воды, вопросы пыления и пылеподавления, особенности наращивания ограждающих дамб и особенности эксплуатации и т. д. Дефицит свободных площадей для размещения золоотвалов ведет к увеличению высоты золоотвалов. Высота многих существующих золоотвалов достигает 20-50 м, и при дальнейшем наращивании ограждающих дамб класс сооружения повышается до II–I. При дефиците свободных площадей многие золоотвалы вынужденно располагают на территориях выше отметок размещения жилой застройки, промышленных предприятий, других объектов, которые попадают в зону возможного затопления. В таких условиях особую ответственность приобретает правильность определения необходимости проектирования и строительства инженерных защитных сооружений.

В имеющейся литературе недостаточно полно отражены специфические вопросы проектирования, строительства и эксплуатации золоотвалов, недостаточно обобщен и использован опыт, накопленный в смежных областях промышленности на аналогичных сооружениях, практически полностью отсутствуют сведения о проектировании, строительстве и эксплуатации золоотвалов в северных условиях.

В предлагаемой книге раскрываются основные причины и намечаются пути по преодолению беспрецедентно высокой аварийности золоотвалов, предлагаются методы расчета, новые устройства и способы по защите окружающей среды, новые конструкции ограждающих сооружений и противофильтрационных устройств, впервые достаточно полно освещаются вопросы проектирования, строительства и эксплуатации золоотвалов в суровых климатических условиях и в районах распространения вечной мерзлоты. Для читателей, впервые знакомящихся с золоотвалами, в книге даются основные сведения и понятия о системах золошлакоудаления и золоотвалах, для специалистов – подробно, с иллюстрациями на конкретных примерах, рассматриваются особенности этих сооружений.

Исходя из поставленных задач и предполагаемого круга читателей, авторы сочли возможным ограничиться фрагментарным изложением и ссылками на литературные источники по вопросам проектирования водосбросных и водоотводящих сооружений, расчетам водного баланса, расчетного обоснования конструкций ограждающих сооружений. В книгу не вошли вопросы, требующие, по мнению авторов, специального рассмотрения и подробного изложения в научном издании. Это, в частности, технология намыва и фракционирования золошлаковых материалов, исследование свойств золошлаковых материалов при проведении инженерных изысканий под промышленное строительство на законсервированных золоотвалах, утилизация золошлаковых материалов.

Главы 1, 2 написаны канд. техн. наук Ю.М. Сысоевым, гл. 3, 4, 6 – доцентом, канд. техн. наук Г.И. Кузнецовым, гл. 5 написана авторами совместно, фото в книге выполнены авторами.

Авторы выражают признательность B.C. Забавину (ВНИИВОДГЕО), В.Н. Алексееву, К.П. Боричеву, С.Л. Зисману (Теплоэлектропроект) за замечания и предложения, способствующие улучшению книги. Авторы также благодарят И.М. Шуплякова, П.И. Дулинца, Т.Р. Кондратьеву, А.Е. Фоменко (ВНИИПИэнергопром) за помощь в подготовке рукописи.