Схемы и способы намыва гидроотвалов

Технология укладки грунта в гидроотвал. В зависимости от проектной высоты гидроотвала намыв его может осуществляться по одноярусной или многоярусной схеме.
Сущность одноярусной схемы заключается в том, что ограждающая дамба (дамба обвалования) возводится на полную высоту, а потом производится намыв гидроотвала путем перемещения трубопровода (пульповода) от ограждающей дамбы в сторону пруда-отстойника.
Суть многоярусной схемы состоит в том, что ограждающая дамба возводится не на полную высоту, а до определенной отметки, после чего производится заполнение созданной емкости. После использования созданной емкости продолжается намыв ограждающей дамбы до определенной отметки и процесс повторяется.
Одноярусная схема намыва применяется в том случае, когда гидроотвал заполняется пылевато-глинистыми породами, дамба обвалования возводится из привозных пород на полную высоту гидроотвала.
Дамбы обвалования делятся на дамбы первичного обвалования и дамбы наращивания (попутного обвалования).
При многоярусной схеме дамбы первичного обвалования и наращивания с учетом образования прудка заданного объема сооружаются высотой 3—5 м. Ширина гребня дамб обвалования принимается с учетом условий строительства и эксплуатации гидроотвала, но не менее 2 м, и обычно равна 4—5 м, как при отсыпке на полную высоту, так и при многоярусной отсыпке.
Заложение откосов дамб обвалования зависит от характеристики грунтов, из которых возводятся дамбы, и колеблется для наружных в пределах 1: 1,5—1:3, для внутренних 1: 1,5—1:2. Значения этих параметров для некоторых карьеров приведены в табл. 7.58.

Дамбы наращивания должны располагаться так, чтобы наружный откос гидроотвала имел заложение не менее чем 1:4,1:5.
Превышение гребня дамбы над статистическим уровнем воды должно быть достаточным для недопущения перелива и переплесков воды через гребень.
Превышение гребня над уровнем намываемой поверхности характеризуется следующими данными.

Дамбы первичного обвалования возводятся из хорошего дренирующего грунта с коэффициентом фильтрации выше, чем у грунта, намываемого в гидроотвал в первоначальный период (до наращивания).
Дамба первичного обвалования обеспечивает обвалование начальной емкости гидроотвала и фильтрацию из намытого грунта.
Дамбы начального обвалования обычно возводятся из пород основания гидроотвала, а иногда из пород, доставляемых на отвал колесным транспортом. Высота дамбы определяется в основном по условию оборотного водоснабжения. Осветление воды в пруду гидроотвала часто принимают при 10—15-суточном запасе воды в нем, расходуемой забойными установками. Однако такой запас воды является недостаточно обоснованным.
При выборе пород для отсыпки дамбы, как было уже сказано, необходимо стремиться к тому, чтобы коэффициент фильтрации пород дамбы был не меньше, чем у намытых пород, прилегающих к ней. В случае сооружения дамбы или отдельной ее части из водопроницаемых пород, когда потери воды на фильтрацию из начального прудка превышают допустимые, необходимо с внешней стороны дамбы (со стороны низового откоса) делать простейшую временную пригрузку из водонепроницаемых пород на высоту высачивания. После намыва первого яруса эта пригрузка убирается бульдозером.
При объеме гидроотвала до 5 млн м3 предварительный объем начального обвалования, м3, определяется по формуле

где kн.о — коэффициент начального обвалования (для гидроотвалов в овраге kн.о = 5/10, на равнинной местности kн.о = 10/20, на косогоре kн.о = 30/35).
Если по гребню дамбы начального обвалования прокладывается пульпопровод, то ширина гребня устанавливается из условия возможности укладки необходимого числа ниток пульпопровода и размещения крана-трубоукладчика. Для более высоких дамб, когда обвалование возводится на полную высоту, последняя определяется согласно техническим условиям возведения земляных плотин. Высота дамбы начального обвалования должна составлять 3—4 м. Расчетная высота дамбы увеличивается на коэффициент усадки, равный 1,15—1,2; 1,1—1,15; 1,05—1,1 соответственно для глинистых пород, супесей, песков и гравийно-песчаных смесей. Ширина дамбы в верхней части принимается 3—3,5 м при необходимости прокладки пульпопровода по ней и проезда по ее гребню строительных машин и 1—1,5 м без прокладки пульпопровода и проезда машин.
Дамбы обвалования возводятся при помощи бульдозеров и специальными обвалователями или экскаваторами. Если гидроотвалы заполняются породой, содержащей частицы крупнее 0,05 мм в количестве более 30 %, дамбы обвалования возводятся по многоярусной схеме из намытого грунта.
Когда гидроотвалы заполняются породой, содержащей частицы крупнее 0,05 мм в количестве 15—30 %, упорная призма формируется комбинированным способом: тело призмы намывается, а дамба обвалования возводится из привозных пород по многоярусной схеме.
В целях предохранения низового откоса от выветривания и размыва необходимо производить его закрепление путем посева травы, покрытия дерном.
Способ укладки грунта в гидроотвал зависит от гранулометрического состава намываемых грунтов. Различают эстакадный, низкоопорный и безэстакадный способы намыва.
Эстакадный способ применяется при намыве мелкозернистых грунтов, т. е. глинистых, суглинистых и супесей, которые образуют массив непрочный, с медленным нарастанием прочностных свойств, что затрудняет или исключает постоянное нахождение на намываемой поверхности людей и механизмов. Так, грунты, содержащие фракции 0,25 мм и крупнее до 20 %, укладываются эстакадным способом с эстакадой высотой 3—5 м (определяется высотой яруса намыва) с рассредоточенным выпуском гидросмеси из отверстий диаметром 150—350 мм, расположенных внизу трубы вертикально, а иногда с наклоном к дамбе обвалования или же к центру гидроотвала. Отверстия выпусков бывают с патрубками и без них. Они закрываются задвижками различной конструкции и расстояние между ними 6—8 м. Расположение отверстий на большом расстоянии, как показали исследования, нецелесообразно из-за образования зоны отложения мелких частиц между ними (рис. 7.58).
Трубопроводы на эстакадах монтируются специальными кранами-грубоукладчиками с удлиненной стрелой или же гусеничным краном общестроительного назначения.
Низкоопорный способ на гидроотвалах применяется реже. Намывной трубопровод укладывается на опорах высотой до 1,5 м. Гидросмесь вытекает сосредоточенно из одного торца в процессе намыва или сосредоточенно из торцов нескольких конечных звеньев трубопроводов, смещенных относительно друг друга на 1/3—1/4 поперечного сечения трубы. Для монтажа трубопровода применяется специальная универсальная машина, которая представляет собой трактор с комплексом необходимого оборудования (рис. 7.59).

Так как низкоопорный способ намыва применяется для грунтов, которые допускают проход оборудования по намытой поверхности, то в условиях гидроотвалов он часто заменяется безэстакадным способом.
Безэстакадный способ характеризуется простотой применения и рекомендуется при грунтах, содержащих фракции 0,25 мм и крупнее более 30 %. Намыв проходит успешно при высокой концентрации гидросмеси. Гидросмесь подается в отвал непосредственно из торца трубы, уложенной на поверхности отвала, и толщина намываемого слоя составляет 0,15—0,6 м (средняя 0,2—0,25 м). Трубопровод монтируют последовательно из звеньев стальных труб, используя быстроразъемные соединения (рис. 7.60).
Через торец крайнего звена трубопровода подают гидросмесь до тех пор, пока поверхность намытого грунта не дойдет до подошвы деревянного бруса (толщиной 0,2—0,25 м), на котором покоится в горизонтальном положении предыдущее звено. На намытый грунт кладут брусья, а на них укладывают звено трубопровода и цикл повторяют.
Путем постепенного наращивания пульпопровода до конца намываемого участка меняют направление намыва и, отступая, последовательно снимают звенья трубопровода. Звенья присоединяют и снимают в процессе намыва. Монтаж и демонтаж звеньев производят с помощью гусеничного крана грузоподъемностью 3—5 т (трубоукладчик).
С целью осветления воды создают пруды-отстойники, объем которых должен быть равен 5—15-суточному объему гидросмеси, поступающей в гидроотвал из карьера. В случае сброса осветленной воды в естественный водоем, ее осветление должно быть практически полным.
Осветленная вода отводится из пруда-отстойника шандорными водосбросными колодцами и водосбросными трубами или насосной станцией.
Ливневые и паводковые воды должны аккумулироваться в прудах-отстойниках или сбрасываться через водосбросные колодцы. В случае необходимости проектом должно быть предусмотрено строительство специальных водосбросных сооружений.
Схемы намыва гидроотвалов. В зависимости от рельефа местности схемы намыва гидроотвалов могут быть в выработанных пространствах, в оврагах, на косогоре и на равниной местности.
Схема намыва гидроотвала в выработанном карьере является наиболее желательной, так как полностью исключает необходимость устройства дамб обвалования и дает возможность намывать грунты любого грансостава и обеспечивает безопасность при производстве работ (рис. 7.61).
Намыв осуществляется с одного борта карьера сразу на полную высоту с постепенным оттеснением пруда-отстойника к противоположному борту карьера. Насосная станция для откачки осветленной воды располагается на противоположной стороне пруда-отстойника относительно выпуска гидросмеси.
При средне- и крупнозернистых грунтах намыв ведется без-эстакадным способом с помощью раструбных труб, укладываемых вдоль фронта намыва.
Исходя из существующих размеров карьерного поля в плане, намыв ведется за несколько параллельных проходов с перемещением их от бортов к продольной или поперечной оси карьера. Число проходок зависит от размеров карьерного поля и ширины самой проходки (пляжа намыва).
При укладке грунта с высоким содержанием пылеватых и глинистых частиц (мелкозернистого) намыв желательно проводить из торцов труб, направленных перпендикулярно бортам карьера.

Намыв может осуществляться как с одной, так и с обеих сторон карьера в зависимости от его размеров в плане.
Схема намыва гидроотвала в овраге является очень удобной, так как дамбы обвалования сооружаются только с одной стороны (рис. 7.62). Заполнение гидроотвала может производиться следующим образом:
• от ограждающей дамбы (дамбы обвалования) к вершине;
• от вершины или берега к дамбе;
• одновременное или последовательное заполнение как от дамбы, так и от берегов.
При этом используются безэстакадный и эстакадный способы намыва.

Намыв гидроотвалов из средне- и крупнозернистых грунтов производится безэстакадным способом с сосредоточенным выпуском гидросмеси из торца раструбных труб, которые наращиваются краном вдоль дамбы обвалования. Максимальный слой намыва составляет 0,7—0,8 м. Намыв гидроотвалов из мелкозернистых грунтов с большим содержанием пылеватых и глинистых фракций производится эстакадным способом. По мере намыва заданного слоя отверстия для выпуска гидросмеси закрываются шиберными задвижками и открываются другие 5—6 отверстий. Максимальная толщина намываемого слоя должна составлять для суглинков 0,3—0,4 м, а для глин 0,25—0,3 м.
Осветленная вода отводится из пруда-отстойника через шандорные водосборные колодцы, которые устанавливают по длине оврага на разных отметках, и общую для всех колодцев водосбросную трубу. По мере приближения грунта к одному колодцу сброс воды осуществляется следующим колодцем (ступенчатый выброс).
Намыв средне- и крупнозернистых фракций при безэстакадном способе от ограждающей дамбы к вершине имеет следующие достоинства:
• использование намытого грунта для возведения последующего обвалования;
• хорошее осветление воды в пруду-отстойнике.
Заполнение гидроотвала к дамбе успешно используется при безэстакадной подаче гидросмеси большой производительности и при высоких темпах намыва. При этом создаются благоприятные условия для осветления воды. Основным недостатком этого способа является затруднение использования намытого грунта для возведения ограждающих дамб.
Комбинированная схема намыва может применяться при большой длине овражного гидроотвала. Она обеспечивает высокую интенсивность намыва, полное использование емкости гидроотвала.
Схема намыва гидроотвала на косогоре применяется при дамбах обвалования, отсыпанных с трех сторон. Наиболее эффективной конфигурацией отвала в плане является квадрат (рис. 7.63).

Намыв гидроотвала из средне- и крупнозернистых грунтов осуществляется безэстакадным способом. Высота намываемого слоя при наращивании раструбных труб составляет 0,7—0,8 м.
Намыв гидроотвала из мелкозернистых грунтов с большим содержанием пылеватых и глинистых частиц производится эстакадным способом. Максимальная высота намываемого слоя должна составлять для суглинков 0,3—0,4 м, а для глин — 0,25—0,3 м.
Возобновление намыва осуществляется через несколько суток (6 суток), т.е. когда влажность грунта на пляже на глубине 0,2 м постигает 20 %.
Намыв гидроотвалов на равнинной местности осуществляется по кольцу. Конфигурация гидроотвала может быть различной в зависимости от местных условий. Наиболее выгодной конфигурацией гидроотвала в плане является квадратная (рис. 7.64).

В зависимости от гранулометрического состава укладывается грунт, намыв может осуществляться безэстакадным, низкоопорным или эстакадным способами. Гидросмесь от магистрального трубопровода подается в кольцо распределительного трубопровода. В распределительном трубопроводе устроены выпуски. Расстояние между выпусками равно 8 м. Намыв должен вестись таким образом, чтобы пруд-отстойник всегда находился в центре гидроотвала и никогда не приближался к дамбе обвалования. Осветленная вода удаляется из пруда-отстойника через шандорный колодец, который устанавливается в центре гидроотвала, или откачивается с помощью плавучей насосной станции.