книги / Проектирование и эксплуатация хвостовых хозяйств обогатительных фабрик

лонной воды производить через отверстия в водоприемниках вто­ рой линии.

Хвостохранилища равнинного типа имеют, как правило, малые площади водосбросных бассейнов, и поэтому водосбросные соору­ жения для отвода осветленных вод обеспечивают пропуск павод­ ковых вод.

Типичный случай расположения водоприемников по продоль­ ному профилю водоспускных коллекторов изображен примени­ тельно к хвостохранилищу овражного (речного) типа, образу­ емому путем перегораживания небольших речек, балок и оврагов

а 6 б

Рис. 107. Типы конструкций водоприемных колодцев:

1 — с водосливными окнами прямоугольного сечения, закрываемыми деревянными щи­ тами, б — со сливными окнами из стальных патрубков, в — с водобойным углублением

(рис. 106). Водоприемники шахтпого типа и отверстия в их стен­ ках располагаются таким образом, чтобы при сбросе осветленной воды через верхнее отверстие предыдущего водоприемника можно было осуществлять сброс воды через нижнее отверстие последу­ ющего водоприемника. Высоты водоприемников должны назна­ чаться с таким расчетом, чтобы обеспечить достаточную, в смысле осветления, длину пути движения пульпы от места ее выпуска к местам слива. Типы конструкций водоприемных колодцев показаны на рис. 107.

При устройстве хвостохранилищ овражного (речного) типа площади водосбросных бассейнов часто бывают значительными и расходы паводковых вод заданной обеспеченности не могут быть сброшены через отверстия водоприемников шахтного типа, рас­

242

считанных только на сброс осветденпых вод. В этих случаях в целях уменьшения размеров водосбросных сооружений устра­ ивают плотину первой очереди такой высоты, чтобы в различные периоды эксплуатации пруда-хвостохранилища была обеспечена необходимая дополнительная емкость для аккумулирования па­ водков заданной обеспеченности. В периоды между паводками горизонт воды в пруде-хвостохранилище снижается до ППГ путем сброса воды через отверстия в стенках водоприемников шахтного типа.

Может оказаться, что стоимость повышения плотины для соз­ дания аккумулирующего паводок объема превышает стоимость строительства водосбросных сооружений увеличенного размера. В этом случае нужно устраивать водосбросные сооружения, рас­ считанные на сброс паводковых расходов. Могут также прини­ маться решения, при которых водосбросной коллектор, рассчи­ танный на пропуск паводковых расходов заданной обеспеченности, устраивается только на части длины хвостохранилища до соответ­ ствующей отметки, выше которой емкость пруда, образуемого намывной плотиной из хвостов, обеспечивает аккумулирование паводков (с учетом уложенных в пруд хвостов за период намыва плотины до указанной отметки). При этом для дальнейшей экс­ плуатации хвостохранилища предусматривается устройство водо­ сбросного коллектора с водоприемниками шахтпого типа, рассчиданного на отвод осветленных вод и слив аккумулированных вод в период между паводками.

Решения об аккумулировании паводковых вод заданной обеспе­ ченности следует принимать только тогда, когда осветленные воды не требуют химической очистки или когда химическая очи­ стка хвостовых вод производится до их поступления в прудхвостохранилище. Указанное положение обосновывается тем, что в случаях, когда осветленные воды требуют химической очистки, аккумулирование паводков обуславливает необходимость и их очистки, что должно привести к недопустимому удорожанию устройства по химической очистке воды.

Если осветленные воды требуют химической очистки после сброса их из хвостохранилища, следует устраивать две независи­ мые системы: для отвода приточных и для сброса хвостовых вод. Осветленные воды сбрасываются системой водоприемников шахт­ ного типа и водоспускных коллекторов. Паводковые воды отво­ дятся специальными сооружениями, которые в принципе могут быть типа деривационных каналов, располагаемых выше паивьтсшей точки (отметки) отложений хвостов, достигнутой за про­ ектный период эксплуатации фабрики или типа водосбросных коллекторов или туннелей на отметках русла речки, балки или оврага.

Представляется рациональным устройство сооружений для отвода паводковых вод в виде водосбросных коллекторов или на отметке существующего русла по следующим соображениям.

243

1. При устройстве деривационного канала сечепие его должно быть значительно больше водоспускного коллектора или туннеля соответственно разнице в уклонах. Соотношение площадей сечений канала и коллектора или туннеля можно определить по выра­ жению

рде Юд — площадь сечения деривационного канала; сок — пло­ щадь сечения коллектора или туннеля; 1К — уклон дна коллектора или туннеля; / д — уклон дна деривационного канала.

2.Устройство деривационного капала на крутых склонах долины речки, балки или оврага представляет значительные труд­ ности и сопряжено с большими работами. На трассе деривацион­ ного канала, как правило, встречаются притоки в виде речек, балок и оврагов, пересечение которых требует устройства слож­ ных и дорогих акведуков или дюкеров.

3.Длина деривационного капала больше, чем длина коллек­ тора или туннеля.

4.В устье деривационных каналов, у плотины хвостохранилища, приходится устраивать быстротоки со сложными устрой­ ствами гасителей вредпой энергии или систему ступенчатых пере­ падов. Эти сооружения должны быть рассчитаны на пропуск паводкового расхода заданной обеспеченности.

При устройстве водосбросных коллекторов или туннелей га­ шение энергии в основном происходит в самом коллекторе. Не­ которые сторонники деривациоппых решений ссылаются на опыт строительства деривационных гидроузлов. Следует, однако, по­ мнить, что при строительстве последних паводковые расходы про­ пускаются по естественному руслу реки, а по деривации — только установленные расходы гидроэлектростанций.

Из приведенных выше соображений не следует, что устройство коллекторов или туннелей не имеет своих особенностей, проблем

итрудностей. Здесь также имеют место сложности и трудности, однако, как правило, преодоление их связано с меньшими за­ тратами.

Вусловиях хвостохранилищ овражного типа обычным реше­ нием для отвода паводковых вод является устройство коллектора по дну хвостохранилища, на отметках соответствующего русла речки, балки или оврага. Трасса таких коллекторов в основном совпадает с руслом речки, балки или оврага и должна назначаться

с учетом как гидравлических и статических соображений, так и соображений производства работ. По гидравлическим сообра­ жениям наилучшей является прямолииейпая трасса без изломов в плане и в продольном профиле. По гидравлическим и стати­ ческим соображениям наилучшим является круговое сечение коллекторов.

244

Существует и другая система отвода паводковых и осветленных вод, в которых эта задача решается устройством в сопряжениях плотины с берегами отводящих каналов и водосбросов (рис. 108). При этой системе водоотводные каналы устраиваются при каждой ступени подъема горизонта воды в пруде-хвостохранилище на обоих берегах так, чтобы при памыве плотины на одном сопряже­ нии с берегом осветленная вода отводилась каналом на другом

Рис. 108. Система отвода паводковых и осветленных вод водосливами в обход плотин хвостохраннлшц:

I — подводящие каналы; г — плотина первой очереди (насыпная); з — гребни этажей намыва плотины на хвостов; 4 — порог-стенка; 5 — водобойные колодцы; в — канал; 7 — быстроток; S - - водобойный колодец

берегу. Только при этом может быть обеспечено осветление пульпы. Такая система отвода осветленных и особенно паводко­ вых вод (см. рис. 109) уступает системе отвода вод при помощи водосбросных коллекторов с водоприемниками шахтного типа по достигаемому осветлению пульпы. Преимущества и недостатки каждой из описанных систем водоотвода более конкретно оцени­ ваются путем сопоставления равнопрочных вариантов. Эксплу­ атация системы, показанной на рис. 108, сложнее системы с кол­ лекторами, хотя по капитальным затратам она может в ряде слу­ чаев оказаться дешевле.

245

Иногда в случаях устройства хвостохранилищ в долинах с кру­ тыми (а Зг 25°) берегами проектируются водоприемники «лежа­ чего» типа (рис. 109). Такой водоприемник представляет собой бетонный или железобетонный лоток, устраиваемый в траншее, вырытой на крутом откосе долины, и перекрываемый по мере повышения горизонтов воды в пруде-хвостохранилище шапдорамиТакио водоприемники в ряде случаев оказываются проще, экономичнее и удобнее в эксплуатации (все операции по закрытию и открытию отверстий водоприемпика производятся с берега без применения плавучих средств, которые обычно требуются при эксплуатации водоприемников шахтного типа).

Могут пайти применение системы отвода воды из прудовхвостохранилищ с устройством трубопроводов сифонного типа (рис. 110). Для облегчения «зарядки» таких систем на конце трубо­ провода в нижнем бьефе устраивается задвижка, которая откры­ вается после полного заполнения трубопровода водой из зарядной камеры по всей длине [105]. Возможно также применение для зарядки сифонов вакуум-насосов.

При проектировании систем гидроукладки хвостов с устрой­ ством намывных плотин из хвостов в период эксплуатации фабрик требуется, во-первых, устройство двух линий сифонпых трубо­ проводов, располагаемых в сопряжениях плотины с берегами, и, во-вторых, перекладка сифонных линий по высоте по мере роста гребня намывной плотины и подъема горизонта воды в прудехвостохрадилшце.

В практике проектирования хвостовых хозяйств институтом Механобр решения отвода вод из прудов-хвостохранилищ при помощи сифонных липий до сих пор не применялись. Такая система применена на хвостохранилище Норильской обогатитель­ ной фабрики и работает вполне удовлетворительно. Область при­ менения этих систем ограничивается случаями, когда расходы паводковых вод невелики или когда паводковые воды аккумули­ руются в пруде-хвостохранилище.

Диаметры водосбросных коллекторов необходимо принимать в проекте по гидравлическому расчету. Устройство во всех случаях проходных коллекторов является строительным излишеством. При надлежащем качестве проекта и производства работ непро­

на пропуск сравнительно малых расходов воды (до 1 м3/с). Такие расходы могут быть легко отведены в случае нарушений работы коллекторов или даже полного выхода из строя коллектора путем простейших временных мероприятий, например отвода воды кана­ вой в обход плотины, с последующим выполнением нового посто­ янного водоотводящего устройства. Это в ряде случаев оказы­ вается более экономичным, чем устройство проходных коллекто­ ров. Это, однако, не касается таких больших хвостохранилищ, как эксплуатируемое в настоящее время хвостохранилище Джез-

2i6

казганской фабрики, где устройство проходного коллектора является оправданным и в нем размещаются трубы оборотного водоснабжения-

Применяемые до сих пор конструкции водоприемных колодцев показаны па рис. 105 и 107. Сечения колодцев определяются в основном требованием размещения необходимого числа и раз­ меров водосливных отверстий (окон). При значительных расходах воды, сбрасываемых через колодец, например при расчете на отвод паводков, приходится развивать водосливной фронт за счет увели­ чения сечения и периметра колодца, рассчитанного на сброс воды

Рис. 110. Водосброспое сооружение сифонного типа из асбестоцементных труб:

в количество до 5 м3/с, при толщине переливающегося через водослив слоя воды 15 см (рис. 111).

На рис. 112 показаны решения конструкций водоспускных коллекторов. Применение того или иного типа конструкции кол­ лектора определяется инженерно-геологическими условиями. При жестком, практически педеформируемом основании можно проек­ тировать коллекторы без устройства железобетонной' подушки (тип III). Стремление ослабить вредное влияние неравномерных осадок на прочность стенок коллектора обуславливает решения

сустройством подушек (типы I и II).

Всвязи с указанным подушки следует устраивать в случаях прокладки коллекторов на толще деформируемых грунтов и зна­ чительной толще грунтов разной деформируемости по длипе кол­ лекторов. К деформируемым грунтам относятся пластичные суглипки и глины с пористостью больше 45—50% и высокими пока­ зателями консистенции (В ;> 0,5).

При прокладке коллекторов на лессовых просадочных грунтах,

в целях предотвращения опасной неравномерной осадки коллек­ торов, необходимо либо толщу таких грунтов перерабатывать

248

1ЯВЗА71 .

ь й

Рис. 111. Конструкция водоприемного колодца при больших расходах сбрасываемой из хвостохранилища воды:

I — железобетонные шандоры; 2 — шандорныс пазы; I, I I — детали шандорных па-

аов

6

Рис. 112. Типы конструкций водоспускных коллекторов:

1 — тип I; 2 — тип II; 3 — тип III; 4 — секция коллектора для типов I и II; 5 — секция колектора для типа III; 6 — подготовка из тощего бетона; 7 — железобетонная иод-ушка; I — муфта. Внешние поверхности коллекторов покрываются слоем гидроизоляции

(вынимать траншею с последующей укладкой тех же грунтов сло­ ями с замочкой и уплотнением), либо при большой глубине их залегания (> 7 —10 м) принудительно уплотнять с устройством песчаных и известковых свай, либо укреплять методом силикати­ зации, либо, наконец, нрокладывать коллектор на свайном рост­ верке (если толщу лёссов подстилают непросадочные грунты). Выбор более рационального решения из указанных производится на основе технико-экономического анализа соответствующих вари­ антов.

При проектировании водоспускных коллекторов особое вни­ мание следует обращать на мероприятия по гидроизоляции их стенок, а также на устройство осадочных и температурных швов.

Гидроизоляция необходима для предотвращения выщелачива­ ния бетона фильтрующими через стенки безнапорного коллектора водами. Коллекторы, как правило, подвергаются давлению вы­ соконапорных грунтовых (хвостовых) вод, фильтрующих через стенки коллекторов с высокими градиентами-

Так, например, если стенки коллектора имеют толщину 25 см, а столб воды над ними равен 50 м, то градиент фильтрации воды через стенки коллектора I = 50 : 0,25 ■= 200. Такие градиенты фильтрации обуславливают быстрое разрушение бетонных стенок коллектора. Поэтому и представляется особенно важным покрытие стенок коллектора надежным и долговечным гидроизоляционным слоем.

В советской гидротехнике наибольшее распространение имеют асфальтовые гидроизоляции. В разработке последних большая заслуга принадлежит лаборатории гидроизоляций ВНИИГ. При цроектировании гидроизоляций водоспускных коллекторов сле­ дует руководствоваться указаниями ТУиН «Асфальтовые гидро­ изоляции гидротехнических сооружений» и информационными брошюрами ВНИИГ [45, 40).

Представляется необходимым указать на примеры лучших решений по гидроизоляциям при проектировании сооружений хвостохранилищ.

В основании коллектора рекомендуется устройство литой асфальтовой гидроизоляции. По внешнему периметру стенок кол­ лектора рекомендуется устройство штукатурной асфальтовой ги­ дроизоляции толщиной до 1 см, наносимой в три намета (толщина каждого слоя 0,3 см). Состав материала гидроизоляции в %: битумной эмульсионной пасты — 75—80, порошкообразного за­ полнителя (известнякового, доломитового, кирпичного, золы ТЭЦ) — 20—25. Состав битумной пасты в %: битума марки БН-Ш-50, извести 1-го сорта — 12, воды — 38.

Перекрытие температурно-осадочных швов рекомендуется по­ лосовой и профильной резипой с напорной стороны.

Коллекторы рекомендуется, как правило, проектировать из сборных бетонных и железобетонных элементов. Один из типов таких конструкций показан на рис. ИЗ.

250