книги из ГПНТБ / Добыча и переработка серных руд Роздольского месторождения

§ 2. РАСКЛАДКА ЧАСТИЦ ГЛИНИСТЫХ ПОРОД

ИШЛАМОВ ПРИ НАМЫВЕ ИХ

ВГИДРООТВАЛЫ И ХВОСТОХРАНИЛИЩА 1

Четвертичные породы Роздольского месторождения с точки зрения разработки и транспортировки их вполне благоприятны, так как они имеют большое количество глинистых частиц и сравнительно легко транспортируются. Однако, обладая очень низкой водоотда­ чей, эти породы создают трудности при намыве гидроотвалов и осо­ бенно при наращивании дамб обвалования последующих ярусов гид­ роотвалов.

При намыве гидроотвалов глинистых пород установлено, что остаточная влажность их высока, она составляет 26—37%, причем влажность за два года эксплуатации гидроотвалов № 2, 3 снизились на глубине 1 м и более лишь на 3—5%. Физико-механические ха­ рактеристики отмытых пород четвертичных отложений Центрального и Северного карьеров приведены в табл. 23.

Отсутствие научно обоснованных рекомендаций по намыву гли­ нистых пород в гидроотвалы привело к тому, что намытые породы обладали высокой влажностью. Это обстоятельство не давало воз­ можности вести успешное наращивание дамб обвалования гидро­ отвалов из намытых пород, так как последние имели также низкую несущую способность.

С целью разработки рекомендаций по режимам намыва и опреде­ лению параметров раскладки частиц при намыве нами были про­ ведены в 1964—1971 гг. экспериментальные исследования на гидро­ отвалах № 1, 2, 3, основные результаты которых изложены ниже.

На естественную раскладку частиц при намыве глинистых пород и шламов влияют: гранулометрические составы исходных пород в карьере и способ намыва, интенсивность намыва, весовая конси­ стенция пульпы, удельные расходы пульпы, воды и твердого в по­ токе и др. Изучение этих взаимозависимостей в производственных условиях при достаточном для практических целей интервале изме­ нения расходов и консистенций пульпы позволяет определить рас­ кладку частиц при намыве глинистых пород в гидроотвалах и шла­ мов в хвостохранилищах.

С учетом взаимодействия вышеперечисленных факторов, решая дифференциальное уравнение движения песчаной частицы по намы­ ваемому откосу (пляжу) гидроотвала и уравнение расхода пульпы, получаем выражение для определения содержания песчаных частиц

ивесовой консистенции пульпы:1

1Шламы выделяются при переработке серных руд, в основном как хвосты флотации.

Приведенный способ пересчета раскладки частиц при намыве глинистых пород в гидроотвалы хорошо подтверждается практи­ чески при значительной длине намываемого откоса (пляжа) и может быть применим для определения раскладки частиц различных шла­ мов по намываемому откосу при условии, что плотность частиц твердого будет 2,3 ^ рт sç 2,9 г/см3.

§ 3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РЕЖИМОВ НАМЫВА ГЛИНИСТЫХ ПОРОД И ШЛАМОВ В ГИДРООТВАЛЫ II ХВОСТОХРАНИЛИЩА

Режим намыва глинистых пород в гидроотвалы влияет на оста­ точную влажность пород после цикла намыва и на прочностные их свойства.

Цикл намыва — это периодическое повторение операций по на­ мыву слоя глинистых пород заданной толщины в гидроотвалы и до­ ведение его до естественной влажности 18—22% или близкой к есте­ ственной. Он включает в себя время, идущее на: намыв слоя пород заданной толщины; водоотдачу намытых пород и их просушивание:

где тц — цикл намыва, ч; тн — время намыва слоя пород за цикл (70—120 ч);

Время естественной сушки намытых пород ту и т2 определяется условиями раскладки частиц пробы различной крупности в гидро­ отвале (рис. 41).

Время первого периода поверхностной сушки пород зависит от толщины поверхностного слоя намытых пород АІ5 начальной и равно­ весной влажности пород W 0 и Wp, объемного веса пород усух, ско­ рости движения воздуха ѵБ над намытым слоем, плотности воздуха рв, давления насыщенных паров р, относительной влажности воздуха ср и площади испарения поверхности частиц на 1 м2 поверхности намы­ тых пород F:

Рис. 41. Схема для определения времени естественной сушки пород, уложенных в гидроотвал:

1 — просушенный грунт; 2 — влажный грунт

Время второго периода основной сушки пород (грунта) по глу­ бине определяется уравнениями:

ГДС' / , Іір — длина между проходами, м;

К п — коэффициент фильтрации пород у прудка, м/сут; е — основание натуральных логарифмов;

фильтрации уложенных в гидроотвал пород от дамбы обвалования к прудку, оказывающая решающее влияние на дренирование воды

частиц водой из дренажных проходов или из-под дамбы. Экспери­ ментами установлено, что подобных выносов не было, так как дей­ ствие дренажа распространяется на 1—2 яруса с общей высотой намыва до 5—7 м. Получение критических градиентов выноса песча­ ных и глинистых частиц в этом случае исключается.

и укладки в гидроотвалы 1 м3 пород, руб/м3;

Пj, 772 — соответственно плановая и фактически сниженная годовая производительность по разработке и укладке пород, м3/т;

руб/км-год;

Gi — удельные затраты на отвод дренажных вод, руб/км-год. Описанные способы дренажей в среднем дешевле применяемых в настоящее время дренажей в виде дамб из дренирующих мате­

риалов в 2—3,5 раза и трубчатых дренажей в 5 раз.

Эти дренажи можно использовать также для различных типов хвостохранилищ, включая хранилища тонкодисперсных шламов.

§ 5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ УСТОЙЧИВОСТИ ГИДРООТВАЛОВ И ХВОСТОХРАНИЛИЩ

Отсутствие методов расчета, учитывающих многообразие факто­ ров, влияющих на устойчивость намытых массивов пород гидроот­ валов и хвостохранилищ, сооруженных на нескальных и непрочных породах, часто приводит к неоправданным затратам в период строи­ тельства этих сооружений, к затратам на восстановление их устой­ чивости во время эксплуатации, а в отдельных случаях и к непопра­ вимым последствиям.

Внамытых массивах глинистых пород и шламов в гидроотвалах

ихвостохранилищах наблюдаются следующие явления:

увеличение процентного содержания пылеватых и глинистых частиц пород (изменение плотности и коэффициента пористости по­ род) от дамб ярусов обвалования к прудку;

увеличение влажности пород по горизонтали каждого яруса от дамб обвалования к прудку;

изменение влажности пород по вертикали в каждом ярусе и в це­ лом сооружений;

изменение прочностных свойств пород в ярусах и в намытом массиве в зависимости от давления вышележащих намытых ярусов пород, а также от влажности и гранулометрического их состава.

В связи с изложенным не представляется возможным применение обычных методов расчета земляных откосов для определения устой­ чивых откосов гидроотвалов и хвостохранилищ. Это подтверждает практика эксплуатации гидроотвалов и хвостохранилищ Роздольского горно-химического комбината, хвостохранилища Стебниковского калийного комбината, Ингулецкого горно-обогатительного комбината и ряда других предприятий.

При обследовании нарушенных и частично оползших участков намытых пород гидроотвалов (№ 1 — 1966 г.; № 2 — 1967 г.; № 3 — 1968 г.) установлено, что оползание массивов пород происходит по криволинейным поверхностям скольжения в момент достижения определенной высоты намытой частью массива (рис. 42).

Оползание намытых в гидроотвалы четвертичных глин и суглин­ ков происходило по криволинейным поверхностям с вертикальным отрывом их в верхней части откоса (см. рис. 42, точка F).

Высота участка вертикального отрыва соответствует величине