Определение объема грунта, подлежащего разработке гидравлическим способом
3.6. Объем вскрышных пород, подлежащих укладке в отвал, определяется календарным планом разработки и вскрыши данного месторождения с учетом способа производства работ.
3.7. На основании данных изысканий из общего объема вскрыши определяют объемы грунта, разработка которых гидравлическим способом и укладка в гидроотвал возможны и экономически целесообразны.
Из объема грунта, планируемого для разработки гидравлическим способом, необходимо исключить:
недоборы грунта в забое, разработка которых невозможна способом гидромеханизации;
охранный целик над полезным ископаемым, предохраняющий его от замачивания (размеры его определяют в проекте в зависимости от свойств грунтов вскрыши и схемы производства работ);
верхний черноземный слой, используемый в дальнейшем для нужд сельского хозяйства при проведении рекультивационных работ.
3.8. Емкость гидроотвала должна соответствовать сроку разработки карьера, предусмотренного проектом.
3.9. Емкость гидроотвала, потребная для складирования карьерного грунта, соответствует объему грунтов вскрыши и может быть вычислена по формуле
E = ??0V0 + Vп + Vд,(1)
гдеV0 - объем породы в естественном состоянии (целике), планируемый для заполнения гидроотвала в начале и за весь период эксплуатации, м3;
Vп - объем прудка-отстойника, рассчитанного как отстойник непрерывного действия, м3 (ориентировочно его можно принимать равным 5 - 10-суточному объему пульпы, подаваемой в гидроотвал);
Vд - дополнительная емкость, необходимая главным образом, для аккумуляции стока поверхностных вод, тяготеющего к гидроотвалу, м3 (размер этой емкости определяют в проекте);
??0 - коэффициент гидроразрыхления карьерного грунта, принимаемый в зависимости от средневзвешенного состава грунта в карьере (приложение 1):
Песок1,00
Песок с примесью:
глины1,05 - 1,10
пыли1,10
Супесь1,05 - 1,15
Суглинки1,2 - 1,5
Глина1,5 - 2,0
3.10. Объем намытого грунта для каждой зоны (рис. 2) определяют по формуле
,(2)
где - масса грунта в соответствующей зоне, т;
- процентное содержание фракций карьерного грунта, крупность которых для соответствующей зоны принимается по табл. 2;
- средневзвешенное значение объемной массы скелета грунта в соответствующей зоне, т/м3;
G - масса карьерного (вскрышного) грунта, т;
(3)
здесьvj - объем грунта j-го слоя, м3;
hj - средняя мощность j-го слоя, м;
Sj - площадь j-го слоя вскрыши, м2;
- объемная масса скелета карьерного грунта j-го слоя, т/м3.
Объемная масса скелета намытого грунта и диаметры частиц по зонам приведены ниже (см. табл. 2 и приложение 2).
Объем намытого в отвал грунта равен сумме объемов грунта по зонам и может быть определен из выражения
(4)
Результаты расчетов по формуле (4) должны быть сопоставлены с произведением ??0v0 [формула (1)]. В случае расхождения более 5 % расчеты следует пересмотреть.
Рис. 2. Зоны фракционирования намытого грунта:
I - упорная призма; II - промежуточная зона; III - центральная (прудковая) зона; 1 и 2 - дамбы соответственно первичного и вторичного обвалования; 3 - разводящий пульпопровод; 4 - прудок-отстойник; 5 - шандорный колодец; 6 - основание; 7 - возможные кривые скольжения
Таблица 2
|
Зона |
Уклон откоса намыва |
Характеристика намытого грунта |
Объемная масса скелета (числитель) и коэффициент гидроразрыхления ??i намытых грунтов (знаменатель) |
||||
|
|
|
наименование грунта |
средняя медианная крупность частиц d50, мм |
характерная крупность частиц d, мм |
пределы изменения |
средние значения при высоте гидроотвала Н |
|
|
|
|
|
|
|
|
< 10 м |
10 - 30 м |
|
I |
0,01 - 0,07 |
Пески, супеси |
0,15-0,3 |
0,1 |
|
|
|
|
II |
0,01 - 0,015 |
Супеси, суглинки |
0,01 - 0,15 |
0,01 - 0,1 |
|
|
|
|
III |
0,005 |
Глины, суглинки |
0,005 - 0,01 |
< 0,01 |
|
|
|
Примечание. При наращивании гидроотвала свыше 30 м объемная масса скелета грунта должна быть уточнена контрольным определением.
4. НАМЫВ ОТВАЛОВ
Технология намыва
4.1. Выбранная технология намыва отвала должна обеспечить устойчивость гидроотвала и минимальную стоимость производства работ, а также требуемую степень осветления сточной воды в отстойном прудке.
Технология намыва должна предусматривать:
обеспечение приема грунта на отвале без нарушения режима работы оборудования;
создание упорной призмы из супесчаных грунтов с несущей способностью, обеспечивающей возможность производства работ и устойчивость внешних откосов;
механизацию подготовительных и вспомогательных работ на гидроотвале.
4.2. При выборе схемы намыва связных грунтов необходимо учитывать следующие обстоятельства:
осаждение песчаных фракций намываемого грунта происходит в среде повышенной плотности, поэтому скорость их выпадения замедляется, а объемная масса намытого грунта уменьшается;
при выпадении песчаных частиц поры между ними заполняются пылеватыми и глинистыми частицами, намытый грунт имеет микрослоистую текстуру, что резко ухудшает фильтрационные свойства намытого грунта;
в процессе намыва в пляжной зоне грунт может быть уложен с плотностью, не обеспечивающей достаточной несущей способности для работы людей и механизмов, что усложняет технологию работ;
роль технологии намыва не всегда ограничивается укладкой грунта, в ряде случаев появляется необходимость в выборе химических или других способов ускорения осветления воды, а также консолидации больших объемов разжиженной массы, поступающей в отвал;
в зависимости от типа гидроотвала схема намыва принимается односторонней, двусторонней или кольцевой; взятый за основу низкоэстакадный способ не исключает возможности выбора других способов намыва гидроотвалов (низкоопорный, зенитный и др.).
4.3. Принципиальная основа технологии намыва должна отвечать следующим требованиям.
Гидроотвал необходимо возводить так, чтобы по всей его периферии был образован пляж шириной не менее 60 м, а отстойный прудок прижат к естественному откосу или расположен в центре гидроотвала.
Площадь отстойного прудка должна обеспечивать осветление отработанной воды (с учетом допускаемого содержания мелких фракций) и создавать условия для работы на водообороте. Излишек площади прудка нежелателен, так как он способствует снижению объема грунта, намываемого в надводной части, и увеличению разжижения глинистого грунта в прудке.
Скорость поднятия уровня воды в прудке определяется интенсивностью наращивания гидроотвала по всей его площади.
При намыве пляжа должна максимально использоваться возможность фракционирования грунта для образования надводного профиля, при котором крупность фракций закономерно возрастает в сторону наружного откоса.
Пляж намывают тонкими слоями, с перерывами для консолидации грунтовой массы, требующейся по условиям устойчивости гидроотвала. При этом необходимо учитывать, что уплотнение намытого слоя происходит в результате понижения депрессионной кривой фильтрационного потока и испарения, в то время как длительный намыв в одном месте может привести к переувлажнению намытого грунта на значительную глубину. Толщину слоя намыва принимают: для глин 0,25 - 0,30 м, для суглинков 0,3 - 0,4, для супесей 0,4 - 0,5 м. Максимальную продолжительность непрерывного намыва слоев во избежание переувлажнения уже уплотненных нижележащих слоев ограничивают временем: для глин 18 ч, для суглинков 24 ч. Возобновление намыва на ранее намытый супесчаный слой допускается после снижения влажности грунта на пляже до 18 - 20 % (примерно через 4 - 6 суток).
Скорость потока пульпы на пляже для мелкопесчаных и пылевато-глинистых грунтов может быть определена по рис. 3 или по формуле
,
гдеdср - средневзвешенная крупность намытого грунта, мм;
cп - массовая консистенция пульпы;
g - ускорение силы тяжести; g = 9,81 м/с2;
qп - удельный расход пульпы, л/с.
Требуемую скорость потока пульпы следует подбирать по ходу проектирования путам выбора диаметра и количества одновременно работающих выпусков. Для расхода пульпы 1500 - 2000 м3/ч рекомендуется использовать 6-10 открытых выпусков диаметром 100 - 200 мм.
Расстояние между выпусками не должно превышать 6 - 8 м во избежание образования застойных зон вблизи обвалования.
4.4. Выполнения требований п. 4.3 можно достичь при рассредоточенном выпуске пульпы из отверстий пульпопровода, уложенного на эстакаде. Эстакадный способ обеспечивает высокие качество и производительность намыва.
4.5. При эстакадном способе следует проектировать укладку пульпопровода по периметру площади намыва в непосредственной близости от обвалования. Стойки опор рекомендуется располагать не далее подошвы откоса обвалования.
Рис. 3. Зависимость скорости потока намыва v от удельных расходов пульпы qп и крупности намываемого грунта:
1 и 2 - песок соответственно крупно- и мелкозернистый; 3 - пылеватый грунт
При высоте обвалования около 3 м высота эстакад должна быть около 2,5 м. В таком случае эстакада имеет простую конструкцию, обеспечивающую благоприятные условия для отсыпки обвалования, и замытые стойки опор можно сравнительно легко извлечь подъемным механизмом.
4.6. Для отсыпки обвалования забор грунта из намытого пляжа не допускается. Грунт для отсыпки обвалования необходимо забирать экскаватором (драглайном) из излишков наружного откоса с одновременной планировкой этого откоса под запроектированное заложение.
Дамбу вторичного обвалования при наращивании гидроотвала на устойчивость не рассчитывают. Во избежание размыва внешнего откоса гидроотвала укладывать распределительный пульпопровод на дамбе обвалования не разрешается.
Для перехода в течение сезона на новые ярусы намыва намывной пульпопровод следует составлять из двух ветвей, противоположно направленных от магистрального пульпопровода. Тогда перекладку одной ветви можно производить без длительной остановки гидромеханизмов.
4.7. Размеры пляжа назначают исходя из гранулометрического состава грунтов карьера и скорости осаждения пылевато-глинистых частиц в прудке-отстойнике. При этом следует избегать образования в верхних горизонтах прудка застойных зон из-за перемещения уреза воды в прудке.
4.8. При проектировании гидроотвалов высотой более 10 м необходимо учитывать, что давление слабых глинистых грунтов центральной зоны на упорную призму увеличивается пропорционально высоте. Незначительные нарушения технологии намыва могут привести к образованию оползней и утечке глинистой суспензии из отстойного прудка. Для предотвращения этих повреждений при намыве отвала следует предусмотреть возможность увеличения устойчивости намытых масс грунта путем пригрузки наружных откосов гидроотвала сухим грунтом с высокими фильтрационными свойствами, а также путем устройства берм на наружном откосе.
Бермы необходимы, кроме того, как проезды и площадки для наращивания последующих ярусов намыва. Расположение и размеры берм следует выбирать исходя из условий и средств производства работ.
4.9. В случае проектирования гидроотвалов высотой более 30 м при расчетных коэффициентах запаса устойчивости откосов менее 1,2 и объеме отстойного прудка, не обеспечивающем требуемого осветления воды, необходимо рассмотреть вариант выноса прудка-отстойника за пределы гидроотвала. Следует учесть, что помимо снижения класса капитальности гидроотвала при этом достигается увеличение его емкости и значительно облегчается работа прудка-отстойника. Однако строительство вторичного отстойника требует более массивного обвалования, которое необходимо рассчитывать согласно СНиП II-53-73 как водоудерживающую плотину. Исходя из этого, вторичный отстойник целесообразно располагать в выработанном пространстве карьера.
Выбор типа дамбы первичного обвалования
4.10. Дамба первичного обвалования обеспечивает образование начальной емкости гидроотвалов и фильтрацию воды из намытого грунта.
Дамбу в основании наружного откоса отвала следует проектировать с таким расчетом, чтобы после окончания намыва начального яруса объем срезаемого грунта обеспечил бы отсыпку дамбы обвалования следующего яруса. Предельно допустимые размеры первичной дамбы обвалования после среза грунта должны быть указаны в проекте.
4.11. Основные параметры и конструкция ограждающей дамбы зависят от типа гидроотвала, рельефа местности и инженерно-геологических условий основания гидроотвала.
Высота дамбы первичного обвалования должна назначаться с учетом состава карьерного грунта, интенсивности намыва, емкости прудка-отстойника и гидроотвала в целом. Минимальную высоту дамбы следует принимать близкой к высоте намыва, т.е. 3 - 5 м.
Превышение гребня ограждающей дамбы первичного и вторичного обвалований над уровнем воды в прудке должно быть достаточным для предотвращения перелива через него пульпы во время намыва.
Ширину гребня дамбы первичного обвалования следует назначать с учетом условий строительства и эксплуатации гидроотвала, но не менее 4 м при необходимости проезда машины и не менее 3 м при отсутствии такой необходимости.
4.12. Откосы дамбы первичного обвалования должны иметь достаточную устойчивость против оползания при заданных условиях возведения и эксплуатации гидроотвала.
