Файл: 2. Хвостохранилище Айхальского горнообогатительного комбината 3 Природноклиматические характеристики района 3 Инженерногеологическая характеристика 4.docx

В прудке должны выпасть хвосты с расчетным диаметром d₁₀. Это условие определяет длину прудка отстойника, удовлетворяющую требованиям необходимого осветления воды.

В соответствии с этим требованием, скорость движения воды в прудке устанавливается по формуле:

где V – наибольшая допустимая скорость в прудке отстойнике, м/с;

c’ – половина ширины активной зоны прудка, м;

h_пр – глубина прудка, h_пр = 1,5 м;

ω₁₀ – гидравлическая крупность частиц хвостов с диаметром d₁₀, см/с.

Расчет:

= 0,000165 м/с.

Время t потребное для обмена воды в прудке:

где ω₆₀ – гидравлическая крупность частиц хвостов с диаметром d₆₀.

Расчет:

= 209с = 35мин=0,583 ч.

Расход пульпы:

где Q_т и Q_в – расход твердой и жидкой фаз пульпы, Q_т = 340,3 м^3/ч, Q_в = 3403 м^3/ч.

Ориентировочная длина прудка определяется из уравнения, выражающего равенство геометрического объема прудка и объема воды в нем. Полученное значение соответствует минимальной длине прудка, необходимой для обмена воды в прудке за потребное время:

где К_об – объемная консистенция пульпы:

f – коэффициент, который зависит от крупности хвостов, из которых формируется пляж, f = 1,25.

Расход воды в прудке зависит от состава и крупности хвостов и определяется по формуле:

Расчет:

= 2722.4 м^3/ч;

= 0,1;

= 0,77м (минимально допустимая длина)

5. Проектирование первичной ограждающей дамбы

Ограждающая дамба предназначена для создания чаши хвостохранилища 1-ой очереди путем перекрытия долины р. Сохсолоох, относится ко II классу [5], по типу каменно-земляная, неоднородная с экраном.

Основание дамбы сложено насыпными грунтами техногенного происхождения и призмами ранее намытых хвостов. Льдистость крупнообломочных насыпных грунтов изменяется от 20 до 40%. Естественным основанием техногенных насыпей являются элювиально-делювиальные суглинки мощностью 1,5–2,0 м и крупнообломочный элювий известняков мощностью 0,5–2,0 м, находящийся в мерзлом состоянии.

Первичная дамба отсыпана из песчано-гравийной смеси. В теле дамбы предусматривается устройство дренажа, выводящего фильтрационные воды к дренажной насосной станции. Дренаж выполняется из долеритового камня, и переходными слоями из песчано-гравийной смеси. Заложение откосов m1=2.5, m2=1.5, m3=1.5, ширина гребня-6м, толщина экрана поверху 2м, понизу 5м, толщина защитного слоя 3,7м.

5.1. Отметка гребня ограждающей дамбы

Отметка гребня определяется в соответствии с правилами безопасности гидротехнических сооружений накопителей жидких промышленных отходов [1], которые гласят, что превышение отметки гребня дамбы наливных накопителей или отметки надводного пляжа у верхового откоса дамбы обвалования намывных накопителей над уровнем воды должно соответствовать проекту в течение всего срока эксплуатации и должно быть: не менее 1,5 м - для накопителей I и II класса; 1,0 м - для накопителей III и IV класса. Принимаем отметку гребня дамбы 442,5 мБС (превышение 1,5 м + защитный слой 3м). Максимальная высота дамбы – 42,5м

Длина надводного пляжа в течение всего срока эксплуатации намывного накопителя должна соответствовать заданной проектом для каждого яруса намыва. При отсутствии в проекте контролируемой длины надводного пляжа она должна быть: не менее 50 м - для накопителей I класса; 40 м - для накопителей II класса; 30 м - для накопителей III класса и 20 м - для накопителей IV класса. Принимаем длину пляжа 40 м. Превышение отметки дамбы над пляжем составляет 0,5 м.

В нашей стране разработана специальная технология летнего и зимнего намыва, суть которой заключается в следующем. Летний намыв производится по схеме заполнения хвостохранилища от дамбы. Пульпа подается на гребень ограждающей дамбы по распределительному пульповоду, а затем через короткие выпуски (100-150 штук), поступает на пляж намыва. Обычно одновременно работают 20 выпусков, которые в течение суток поочередно переключаются для предотвращения нежелательного продольного фракционирования складируемого материала. Зимний намыв производится сосредоточенно под лед по специальному пульповоду.

Дописать

5.2. Фильтрационные расчеты ограждающей дамбы

Расчет фильтрации ведем по методу Павловского Н. Н.

Фильтрационный расход, влияющий на характер фильтрационного режима, устанавливающийся в теле дамбы, q, м²/с, и глубина фильтрационного потока за экраном h_э, определяются:

где К_т и К_э – коэффициенты фильтрации тела плотины и грунта экрана, м/с; К_т=10^-5; К_э=10^-7

h₁= H₂ – h’;

H₁ = ∇НПУ - ∇дна;

H₂ = ∇УНБ - ∇дна;

;

;

m_э – коэффициент заложения откосов экрана;

– средняя толщина экрана, м.

Минимальная толщина экрана понизу принимается достаточной, чтобы градиент напора фильтрационного потока для грунта экрана удовлетворял критерию фильтрационной прочности:

где H_max – наибольший напор на экране, м;

I_cr_,_m – критический средний градиент фильтрационного напора;

γ_n – коэффициент надежности по ответственности сооружения.

Минимальная толщина экрана поверху назначается из условия производства работ

= 3-4 м, но не менее 0,8 м. Принимаю

;

Длина пути фильтрации S, м, определяется графически.

Определение фильтрационного расхода тела дамбы и экрана выполняем подбором. Задаемся значениями h_э и для каждого из заданных значения определяем q_д и q_э. Величина фильтрационного расхода, проходящего через тело дамбы q и глубина фильтрационного потока за экраном h_э, определяются при получении равных значений q_д и

q_э.

Уравнение кривой депрессии:

Для построения кривой депрессии следует задать несколько значений x.
Расчет:

H₁ = 38 м;

H₂ = 3 м;

= 1,83 м;

;

= 2 м;

м;

= 3,5 м.

Дальнейший расчет представлен в таблице 1.

Таблица 1. Определение фильтрационного расхода, проходящего через тело плотины

	1 вариант	2 вариант	3 вариант	4 вариант
h_э	1	5,5	22,16	13
S	72,86	62,43	23,83	45,05
h'	0,0017	0,20	8,37	1,70
h₁	0,50	0,70	8,87	2,20
q_пл	0,00005	0,002	0,087	0,018
q_э	0,026	0,025	0,004	0,018

Принимаем h_э = 13 м, q = 0,018 м²/с.

Расчет координат кривой депрессии представлен в таблице 2.
Таблица 2. Определение координат кривой депрессии

x₁	5	y₁	12,29
x₂	10	y₂	11,53
x₃	15	y₃	10,72
x₄	20	y₄	9,85
x₅	25	y₅	8,89
x₆	30	y₆	7,81
x₇	35	y₇	6,56
x₈	40	y₈	5,00

Схема к фильтрационному расчету представлена в Приложении 2.

6. Проектирование системы гидротранспорта

На первом этапе эксплуатации накопителя промышленных отходов предполагается использовать безнапорную систему гидротранспорта.

При самотечном гидротранспорте движение пульпы осуществляется за счет силы тяжести, которая существенно зависит от перепада высот между начальной и конечной точками трассы.

Безнапорный гидравлический транспорт обладает рядом преимуществ, которые имеют значение на начальном этапе работы фабрики. Затраты энергии на работу гидротранспорта незначительны. При одинаковой длине транспортирования, капитальные затраты на 1 п.м. длины самотечного гидротранспорта меньше, чем у напорного пульповода. Монтаж и демонтаж самотечных лотков проще и дешевле, чем напорных трубопроводов.

Основным ограничением при использовании безнапорного гидротранспорта являются условия рельефа местности, так как для эффективности работы требуются значительные перепады высот.

При расчете безнапорного гидротранспорта определяются следующие параметры:

уклон лотка, канала или трубопровода;
поперечное сечение;
расчетная скорость движения пульпы, необходимая для транспортирования заданного объема пульпы.

Расчеты выполняются на основе следующих данных:

расход транспортируемого материала Q_п, м³/ч;
расход водной составляющей пульпы Q_в, м³/ч;
плотность материала хвостов ρ_с, т/м³;
средневзвешенный диаметр транспортируемых частиц d_ср, мм;
материал лотка или трубопровода;
уклон.

Расчет выполняется в соответствии с [2].

Обогатительная фабрика располагается на площадке с отметкой 560 мБС (Приложение 3). Предусмотрен зумпф для пульпы, которая подается от обогатительной фабрики по безнапорному трубопроводу. Из зумпфа пульпа поступает в безнапорный трубопровод длиной L = 4,2 км. Отметка гребня дамбы 442,5 мБС. Уклон по рельефу составляет: