Страница 4: ВСН 291-72*. Инструкция по проектированию гидроотвалов из глинистых грунтов и прогнозированию их состояния (46621)

Таблица 4

Примечание. Данные таблицы приведены по приложению 1 СНиП II-И.4-62*.

При выборе расчетных характеристик грунта необходимо учитывать следующее:

при намыве связных грунтов карьера с коэффициентом неоднородности Kн  происходит четкое фракционирование грунта по зонам; в упорной призме откладываются в основном частицы диаметром более 0,1 мм;

естественная влажность и объемная масса скелета намытого грунта упорной призмы изменяются во времени: за период 4-6 суток W уменьшается от 17-20 до 12-10 %, ск увеличивается от 1,45-1,50 до 1,55-1,60 г/см3;

для грунтов упорной призмы характерна тонкослоистая текстура отложений, которая возникает в результате периодического изменения режима намыва и гранулометрического состава твердого компонента пульпы; намытые тонкослоистые грунты имеют различный коэффициент фильтрации Kф в продольном направлении Kф больше, чем в поперечном.

Гранулометрический состав намытых грунтов упорной призмы следует рассчитывать графоаналитическим методом, исходя из состава карьерного грунта и характера фракционирования (приложение 4). Основные расчетные физико-механические характеристики грунта при наращивании гидроотвалов высотой до 30 м принимают по табл. 5. При отклонении состава карьерного грунта более чем на 5 % характеристики грунта должны быть проверены дополнительными расчетами.

Объемную массу скелета намытого грунта можно определить по рис. 6, 7, 8, угол внутреннего трения - по рис. 9.

Для песчаных грунтов упорной призмы в зависимости от ск необходимо определять угол внутреннего трения и коэффициент фильтрации (табл. 6 и 7) по СНиП II-И.5-62*.

Таблица 5

Рис. 6. Область возможной объемной массы скелета намытого грунта через 2-6 суток после намыва

Рис. 7. Область возможного изменения объемной массы скелета грунта при длине намываемого откоса

Рис. 8. Усредненные показатели объемной массы скелета грунта с учетом консолидации во времени при наращивании гидроотвалов

1 и 2 - для центральной зоны при глубине прудка-отстойника соответственно 0,4-0,6 и 0,2-0,4 м; 3 - для промежуточной зоны; 4 - для упорной призмы

Рис. 9. Корреляционная зависимость угла внутреннего трения от объемной массы скелета намытого грунта:

1 - для супесей при Wе < 20 %; 2 - для глин и суглинков при Wе > 30 %

Таблица 6

Таблица 7

Естественную влажность грунтов по длине пляжа намыва следует определять по зависимости

                                                        (7)

где        Wa - массовая влажность грунта у выпуска пульпы, составляющая 10-15 %;

         n - коэффициент, равный 20-25;

         x/L - относительное расстояние, равное отношению расстояния x от выпуска пульпы до рассматриваемого участка к общей длине пляжа L.

Песчаные грунты имеют следующую степень влажности g (по СНиП II-15-74):

Маловлажные............................ 0-0,5

Влажные................................. 0,5-0,8

Насыщенные.............................. 0,8-1

Определение размеров прудка-отстойника

5.14. Прудок-отстойник, образуемый в центре гидроотвала должен выполнять две основные функции:

улавливание и осаждение мелких фракций;

обеспечение запасов воды для организации оборотного водоснабжения, которое обычно применяют на гидроотвалах.

5.15. Осветленная в прудке-отстойнике вода отводится за пределы гидроотвала самотеком через водосбросные колодцы либо ее откачивают плавучими насосными станциями (оборотная вода). Способ отвода осветленной воды в каждом конкретном случае предусматривается в ППР. Водосбросные колодцы и плавучие насосные станции должны располагаться в зоне чистой воды прудка-отстойника и осуществлять водозабор из верхнего слоя воды, освобожденного от взвеси.

5.16. При проектировании водосбросных колодцев необходимо учитывать следующее:

водосбросные колодцы используют для отвода осветленной воды, а при необходимости и для пропуска паводковых или ливневых вод, что должно быть обосновано в ППР;

качество воды и условия спуска осветленной воды в реки и другие естественные водоемы должны удовлетворять соответствующим нормам (см. п. 4.19).

5.17. При необходимости отвода осветленной воды с помощью плавучих насосных станций должны быть учтены:

возможность применения станций при оборотном водоснабжении для подачи воды к гидромониторам;

расположение станций у естественного борта прудка-отстойника или в центре прудка при замкнутом обваловании гидроотвала;

возможность подключения станций к береговому водоводу шарнирным плавучим трубопроводом для забора чистой воды из прудка-отстойника;

необходимость определения нормы водоосветления для оборотной воды из условия наименьшего износа насосов оборотной воды и трубопроводов.

При проектировании принимается, что:

оборудование практически не изнашивается при содержании в воде частиц размером менее 0,05 мм с концентрацией до 1500 мг/л;

загрязненность оборотной воды зависит от площади, конфигурации и глубины прудка-отстойника, длины пути осветления, расхода воды, гранулометрического состава и плотности грунтовых фракций, осаждающихся в прудке, а также от направления и силы ветра.

5.18. При расчете размеров и емкости прудка должны быть обеспечены заданные нормы водоосветления.

Для создания условий осаждения частиц в прудке-отстойнике скорость потока пульпы необходимо задавать в соответствии с их средней крупностью (табл. 8).

Таблица 8

Объем прудка должен быть минимальным, обеспечивающим заданное водоосветление и водоснабжение. Вторичные отстойники целесообразно устраивать при наличии выработанных пространств после выемки полезного ископаемого. В случае устройства отстойника на гидроотвале следует провести технико-экономическое сравнение различных вариантов ускорения водоосветления: применения коагулянтов магнитной обработки пульпы, увеличения площади гидроотвала или сооружения вторичного отстойника с дамбами обвалования и системой водоосветления.

5.19. При определении емкости прудка (приложение 5) необходимо учитывать производительность водозаборного устройства и баланс воды в гидроотвале.

Годовой баланс воды (м3)

Q = Qп + Qс + Qи + Qф + Qпор + Qкар,                                        (8)

где        Q и Qп - количество воды, поступающее соответственно с гидроотвала в забой и на гидроотвал в составе пульпы;

          Qс - естественный приток воды к прудку-отстойнику с водосборного бассейна гидроотвала, включая талые, ливневые и паводковые воды;

           Qи и Qф - потери воды соответственно на испарение с площади намыва и на фильтрацию;

         Qпор - количество воды, остающейся в порах намытого грунта;

         Qкар - потери воды в карьере (на фильтрацию и испарение).

Значения Qс, Qи, Qф и Qкар необходимо определять с учетом климатических и гидрогеологических условий района расположения гидроотвала по общепринятым методам расчета.

Количество воды в порах намытого грунта

,                                                   (9)

где        Qгр - объем грунта, поступившего в течение года, м3;

         ск - средняя объемная масса скелета водонасыщенного грунта, г/мс3;

          - плотность частиц грунта, г/см3.

При этом принимают, что грунт находится в состоянии полного влагонасыщения.

При определении годового баланса предполагают, что объем прудка по мере наращивания гидроотвала от яруса к ярусу существенно не изменяется.

Если годовой расход воды превышает Q, рекомендуется организовать подпитку гидроотвала, которая должна покрывать дефицит воды.

Подпитка необходима в случаях неравенства расхода и притока воды в прудке-отстойнике:

Qс < Qи + Qф + Qпор + Qкар                                                                       (10)

Или