Классификация и емкость гидроотвалов

03.01.2017

Гидроотвал — гидротехническое сооружение, где происходят процессы приема гидросмеси, отделение из нее породы, осветление и удаление воды. Местоположение гидроотвала выбирают на основании технико-экономического сопоставления вариантов в увязке с компоновкой сооружений и в зависимости от топографических, инженерно-геологических и гидрологических условий района строительства.
Площадку для гидроотвала выбирают с учетом: взаимного расположения карьера и гидроотвала как в плане, так и в высотном отношении; возможности использования безнапорного и напорно-самотечного гидротранспорта; вопросов оборотного водоснабжения предприятия; требуемого объема гидроотвала; удобства территории для образования емкости гидроотвала с минимальным объемом ограждающих дамб; безопасности жилых поселков и промышленных предприятий; размеров защитных зон гидроотвала.
При выборе места возведения гидроотвала предпочтение следует отдавать площадкам, не занятым сельскохозяйственными угодьями, сложенным слабопроницаемыми грунтами (суглинки, глины и др.), с небольшой поверхностью водосбора. He следует располагать гидроотвал на площадках, имеющих карстовые образования и оползневые поверхности склонов. После выбора места под гидроотвал производится соответствующая подготовка площади к его строительству.
Гидроотвал следует считать построенным, когда создана начальная емкость (обычно до 5 лет), обеспечивающая укладку породы на принятый этап отработки, принятую интенсивность намыва (желательно не превышающую 3—3,5 м), водоосветление и кругооборот воды.
Классификация гидроотвалов. По месту расположения гидроотвал может устраиваться в естественных водоемах, выработанных пространствах карьеров, котлованах, долинах, оврагах, на косогорах, равнинах. Основанием гидроотвала могут служить любые породы при условии учета их физико-технологических свойств.
В зависимости от высоты намыва гидроотвалы подразделяются на низкие (высотой 10 м), средние (10—30 м) и высокие (более 30 м). На практике имеют место гидроотвалы высотой до 100 м.
По степени ответственности гидроотвалы делятся на классы: особо ответственные (I), ответственные (II) и малоответственные (III) табл. 7.56.
Классификация и емкость гидроотвалов

Каждый класс гидроотвала включает группы А и Б. Гидроотвалы группы А располагаются на косогоре и имеют достаточно надежное основание. При них имеется водохранилище. Гидроотвалы группы Б располагаются на равнинной местности. При них отсутствует водохранилище, Основание их недостаточно надежное.
Для гидроотвалов, расположенных в замкнутых котлованах и в выработанном пространстве карьеров, степень ответственности следует снижать на единицу. К неблагоприятным по гидрометеорологическим условиям относятся районы, где годовое выпадение осадков превышает 600 мм, а годовой сток с 1 км2 более 10 л/с.
По приемной способности гидроотвалы делятся на четыре категории.
Классификация и емкость гидроотвалов

Данное разделение учитывается при окончательном установлении класса ответственности гидроотвала по табл. 7.56.
Гидроотвалы в зависимости от пород, из которых возводятся ограждающие дамбы, гранулометрического состава и плотности пород, укладываемых в гидроотвалы, подразделяются на три типа.
К первому типу относятся гидроотвалы, которые заполняются пылевато-глинистыми и илистыми породами (крупность частиц менее 0,05 мм), а ограждающие их дамбы возводятся из привозных пород.
Ко второму типу относятся гидроотвалы, которые заполняются преимущественно песчаными и песчано-глинистыми породами, содержащими более 40 % частиц крупнее 0,05 мм, а ограждающие их дамбы возводятся из намытых пород.
К третьему типу относятся гидроотвалы, которые заполняются преимущественно песчано-глинистыми и глинистыми породами, в которых преобладают пылеватые фракции, и ограждающие их дамбы возводятся из намытых и привозных пород. Третий тип гидроотвалов широко распространен на угольных карьерах, карьерах строительных материалов и горно-химического сырья.
Гидроотвалы проектируются на основе технического задания, содержащего данные о расходе пульпы, подаваемой в гидроотвал и наличии в ней твердого компонента, материалы инженерно-геологических изысканий, календарный план вскрышных работ. Материалы инженерно-геологических изысканий содержат топографическую карту, на которой возможно разместить гидроотвал (в масштабе 1:10 000 или 1:5000), топографический план участка гидроотвала (в масштабе 1:2000 или 1:1000) с обозначением геологических выработок и линий геологических разрезов, гидрологические и гидрометеорологические данные (сведения о расходе и уровне воды в водоемах, паводках, количестве осадков и др.), геологические разрезы по основанию гидроотвала, данные о физико-технических свойствах пород, укладываемых в гидроотвал (гранулометрический состав, плотность, влажность, пористость, пределы пластичности, показатель сопротивления сдвигу и сжатию, коэффициент фильтрации).
Подготовительные работы. Под гидроотвал, трубопроводы, насосную станцию и линию электропередачи должен быть оформлен отвод земли.
Производится подготовка площади под гидроотвал (снятие растительного слоя, вырубка леса и т. д.). Корчевка пней, удаление кустарника и планировка поверхности на площади освоения не производятся. Растительный слой складывается за пределами гидроотвала с целью дальнейшего его использования при рекультивации земель. Производится отсыпка дамб первичного обвалования.
Сооружаются водосборные колодцы и укладываются водосбросные трубы для отвода осветленной воды. В случае необходимости строятся водосборные сооружения для сброса ливневых и паводковых вод. Укладка грунта в гидроотвал осуществляется только после подготовки основания, отсыпки дамб первичного обвалования и строительства водосборочной системы.
Для обеспечения электроэнергией оборудования и механизмов, а также для освещения территории гидроотвала строятся линии электропередачи.
Производится монтаж магистральных и разводящих пульпопроводов, а также устанавливается телефонная или радиосвязь между участком работы в карьере и гидроотвалом.
Емкость гидроотвалов. Каждый гидроотвал характеризуется емкостью и суточной интенсивностью поступления пульпы.
Емкость гидроотвала слагается из породной емкости, предназначенной для складирования породы, объема пруда-отстойника и дополнительной емкости. В каждом гидроотвале различают начальную емкость (до 5 лет эксплуатации) и общую (потребную) емкость.
В общем случае начальная емкость гидроотвала, м3, определяется по формуле
Классификация и емкость гидроотвалов

где V≥0,1 — объем частиц породы крупнее 0,1 мм, идущих на намыв боковой призмы, м3; V≤0,1 — объем частиц породы крупностью менее 0,1 мм, м3.
Потребная (общая) емкость гидроотвала, м3, определяется по формуле
Классификация и емкость гидроотвалов

где Vo — объем породы в естественном состоянии (целике), подаваемой за весь период эксплуатации гидроотвала, м3; β — коэффициент, учитывающий увеличение объема породы при ее складировании в гидроотвал (принимается по табл. 7.57 для необводненных грунтов, а для обводненных грунтов равен 1,05+1,2); Vп — объем пруда-отстойника, рассчитывается как объем отстойника непрерывного действия (ориентировочно может приниматься равным 5—15-суточному объему пульпы, подаваемой в гидроотвал, м3); Vд — объем дополнительной емкости, которая необходима главным образом для аккумуляции стока, тяготеющего к гидроотвалу, м3. Надобность, а также размер дополнительной емкости определяется проектом водоснабжения установок гидромеханизации.
Классификация и емкость гидроотвалов

Общая, или конечная, емкость гидроотвала зависит от площади и высоты его намыва. На рис. 7.57 показана зависимость изменения емкости Vг.о = f(Hг) и площади намыва гидроотвала F = f(Нг) от его высоты Hг.
Классификация и емкость гидроотвалов