Приток воды в разрезе при дражном способе разработки россыпей

16.06.2018
Чтобы обеспечить производительную работу драги, необходимо в разрез подавать достаточное количество воды. При разработке россыпей разрез наполняется за счет подземных вод и поверхностного притока воды из реки. Если этот приток недостаточен, подают воду из других источников. Общий секундный приток должен восполнить утечку воды из разреза (рис. 128) от просачивания ее в наносные отложения нижнего борта разреза, плотик и от утечки в виде поверхностного стока. Поверхностный сток необходим для осветления воды в разрезе, используемой для промывки.

Уравнение водного баланса разреза (потери на испарение не учитываются)

где Qп, Qр, Qд — соответственно приток подземных вод в разрез, поверхностный приток в реке, дополнительно подводимый приток воды в разрезе, м3/сек;

ип, ио — соответственно утечка воды из разреза от просачивания, поверхностный сток воды из разреза для осветления, м3/сек.

Потери воды вследствие просачивания зависят от состава боковых пород разреза и от размеров боковой поверхности. Скорость просачивания определяется коэффициентом фильтрации пород.

Потери воды от просачивания в сторону падения долины приближенно определяются по уравнению

где к — коэффициент фильтрации наносных отложений, м/сек;

L — длина борта разреза поперек россыпи, м;

H1 — подводная глубина россыпи, м.

Если плотик разрушен или сложен из известняков, необходимо учитывать утечку воды и через плотик. Эта утечка зависит так же от площади обнажения плотика и коэффициента фильтрации пород плотика.

Коэффициент фильтрации пород россыпей увеличивается при оттаивании пород и после отработки пород драгой, пока не произойдет заиливание пор. Поэтому утечка воды из разреза от просачивания при отработке россыпи по восстанию возрастает, а при отработке по падению, когда нижний борт разреза сложен нетронутыми породами, она уменьшается.

Обстоятельные наблюдения за просачиванием воды из разреза не проводились, поэтому потери могут быть установлены на основании единичных производственных примеров. Обычно утечка воды от просачивания из разрезов, в которых работают небольшие драги, составляет 10—100 л/сек. При сильнотрещиноватом плотике утечка значительно больше. Так, на Миасской россыпи вследствие большого просачивания воды в карсты плотика уровень воды на плотине невозможно было поднять до тех пор, пока не были заилены отвалами места просачивания в плотике.

Вода в разрезе засоряется илисто-глинистыми частицами, находящимися во взвешенном состоянии, и плавающими древесными остатками. Использование для промывки воды с большим количеством ила и глины (более 40—60 г/л) приводит к увеличению сноса металла. Вода, загрязненная древесными остатками и растительным торфом, вызывает дополнительные простои драги от засорения сеток всасывающих колодцев. Также снижается извлечение металла от засорения трафаретов. По наблюдениям, увеличение твердого осадка в два раза больше указанного снижало коэффициент извлечения металла на 10%.

При очень загрязненной воде производительность драги по объему добытых песков и количеству намытого металла снижалась на 20—40%. Засоренность воды в разрезе и величина поверхностного стока для ее осветления зависят от тщательности очистки поверхности от леса и древесных остатков, от того, произведен ли предварительный съем растительного слоя, растительного торфа и глины, а также от количества глины и ила в породах дражного уступа. При малом объеме воды в дражном разрезе она быстро загрязняется и плохо отстаивается.

Поверхностный сток из разреза для осветления воды может быть приближенно определен по уравнению

где uд — коэффициент, засоренности пород древесными остатками, равный отношению толщи слоя древесных остатков к общей мощности россыпи;

а1 — удельный расход поверхностного стока для выноса древесных остатков, 1 м3 воды на 1 м3 древесных остатков;

е — коэффициент выноса тонкозернистых частиц, равный отношению объема илисто-глинистых пород, подлежащих выносу, к общему их объему;

а2 — удельный расход поверхностного стока для выноса илистых частиц, 1 м3 воды на 1 м3 илисто-глинистых пород, находящихся во взвешенном состоянии;

uи — коэффициент илистости пород, равный отношению объема тонкозернистых илисто-глинистых частиц размером менее 0,1 мм к общему объему пород;

Q — производительность драги, м3 пород, измеренных в целике за секунду.

На россыпях толщина растительного слоя с древесными остатками составляет 0,02—0,3 м, откуда коэффициент засоренности uд = 0,002—0,1. Когда вскрыша растительного слоя произведена, коэффициент засоренности равен нулю. Удельный расход воды для выноса древесных остатков, по отдельным наблюдениям, а1 = 100—150 м3 воды на 1 м3 древесных остатков.

По немногочисленным наблюдениям, удельный расход воды поверхностного стока для выноса илистых частиц равен 10—12 м3 воды на 1 м3 тонкозернистых пород, которые могут находиться во взвешенном состоянии. Проводились опыты по введению в воду разреза коагулянтов, которые ускоряют осаждение мельчайших твердых частиц. В таких случаях поверхностный сток для осветления может быть сокращен, что учитывается коэффициентом выноса. Коэффициент выноса илистых частиц зависит от того, применяются ли химические реагенты (коагулянты) для осветления, а также частично от объема воды дражного разреза.

При небольших объемах разреза (до 80—300 м3 воды на 1 л емкости черпака) необходимо предусматривать вынос всех тонкозернистых частиц, т. е. коэффициент выноса принимать равным 1. Когда драга работает в водоеме плотины и объем воды превышает 1000 м3 на 1 л черпака, то существенная часть илисто-глинистых частиц оседает, поэтому коэффициент выноса может быть уменьшен до е = 0,4—0,5. Использование реагентов позволяет осадить часть илисто-глинистых частиц, и коэффициент выноса уменьшается в зависимости от количества и качества вводимых коагулянтов; он может составлять е = 0—0,07.

Исходя из этих положений, для осветления воды в дражных разрезах драг с черпаками емкостью 150 л поверхностный сток необходим в пределах 10—200 л/сек. Общий поверхностный приток воды в разрезе при таких драгах может изменяться от 20 до 300 л/сек. Если породы представлены крупными промывистыми речниками, имеется значительный приток подземных вод и произведена вскрыша, то работа драг возможна и при меньшем поверхностном притоке.

Дополнительное количество воды, которое необходимо подвести к разрабатываемой долине для обеспечения производительной работы драги, определяется из уравнения (145). На водоносных россыпях секундный расход воды в реке даже в наиболее засушливые месяцы бывает настолько большим, что подавать дополнительную воду в долину излишне.

На россыпях, где на протяжении года имеется поверхностный сток воды, а уклон долины невелик, можно принимать подземный приток и утечки воды от просачивания в боковые стенки разреза одинаковыми. В этих условиях количество дополнительно подводимой воды равняется разности величин необходимого поверхностного стока и расхода воды в реке. На безводных россыпях поверхностный и подземный приток воды могут отсутствовать. В таких условиях дополнительный подвод воды должен покрывать расход воды на просачивание из разреза и поверхностный сток.

При работе средних и больших драг необходимо подавать много воды. На россыпях, где наименьший поверхностный приток более 300—400 л/сек, обычно воды бывает достаточно. При расходах воды 100—200 л/сек работа этих драг возможна, однако для того, чтобы производительность не снижалась, целесообразно увеличивать объем воды в разрезе за счет снижения поверхностного стока устройством перемычек. Когда расход воды снижается до 50 л/сек, увеличивать объем воды в разрезе необходимо путем сооружения плотин, а при расходах ниже 50 л/сек производительность драг неизбежно снижается. Так, при разработке россыпей верховьев р. Висим драгой с черпаками емкостью 380 л и наличии малых плотин производительность драг в июле и августе была на 18% ниже, чем весной и осенью; при этом расход воды в реке снижался до 15—20 л/сек. В течение 1—1,5 наиболее засушливых месяцев отдельные драги работали и при отсутствии поверхностного стока. Такая работа возможна при добыче промывистых речников и работе драги в водоеме большой плотины или когда малыми драгами разрабатывали россыпи с большим подземным притоком. Расчет водоснабжения производят для наиболее засушливых месяцев с обеспеченностью наименьших расходов воды не ниже 80%.

Дополнительную воду приходится подводить обычно при разработке верховьев долин и на россыпях с вечной мерзлотой поздней осенью.