книги из ГПНТБ / Добыча и переработка серных руд Роздольского месторождения

отстойника дренажная вода задерживается в нем для отстоя в течение 10—12 часов, а в случае параллельной работы двух отстойников время отстоя увеличивается до суток. Обычно работают оба отстой­ ника; работа с одним отстойником производится в случае ремонта

Рис. 18. Схема очистных сооружений Центрального карьера по очистке дренажных вод от сероводорода:

1 — напорный трубопровод от насосов в карьере; 2 — распределительный трубопровод; 3 — колодцы с задвижками; 4 — безнапорные колодцы; 5 — сливные лотки; в — приемный ре­

или очистки другого от накопившегося шлама. Проходя через отстой­ ники, дренажная вода частично освобождается от сероводорода и взве­ шенных частиц. При заполнении отстойников до края сливных лот­ ков вода переливается через них и по подземному трубопроводу диаметром 400 мм самотеком поступает в приемный резервуар насос­ ной станции емкостью 100 м3. Из резервуара вода отбирается

насосом 300-ДУ-90 и под напором подается на аэроокислитель. В здании насосной станции установлены 3 однотипных насоса производительностью 540 м3/ч каждый. Напор насосов 33 м вод. ст. Постоянно работает один или два насоса, в зависимости от количества поступающей воды; третий насос в ремонте или в резерве.

Аэроокислитель предназначен для снижения содержания сероводо­ рода в дренажной воде. Удаление сероводорода из воды происходит при разбрызгивании ее распылителями и последующей фильтрации через аэрируемую воздухом каменную загрузку аэроокислителя. От напорного трубопровода, уложенного в теле аэроокислителя, отходят в обе стороны трубы диаметром 100 мм, на которых смонти­ рованы распылители в виде стальных трубок диаметром 55 мм, воз­ вышающиеся над телом аэроокислителя на 0,8 м. Верхняя часть трубок заварена в торце и перфорирована отверстиями 5—4 мм. Площадь аэроокислителя 900 м2. Максимальная интенсивность оро­ шения его поверхности 1 м3-ч/м2.

Каменная загрузка состоит из материала различной крупности по слоям:

Воздухообмен в теле аэроокислителя происходит естественным путем и обеспечивается устройством дренажа в основании аэро­ окислителя, выполненного в виде железобетонных колец диамет­ ром 700 мм в свету и длиной 300 мм с расстояниями между коль­ цами 10—20 мм.

Эффективность работы очистных сооружений видна из данных

Очистка дренажных вод от сероводорода на очистных сооруже­ ниях и без водоотводного канала большой протяженности недоста­ точно эффективна. В аэроокислителе со свободным воздухообменом содержание сероводорода в воде снижается в 5 раз, но он не уда­ ляется из воды полностью. Только после прохождения воды по 6-кило- метровому каналу сероводород полностью аэрирует из воды.

В настоящее время действуют две описанных очистных установки дренажных вод — на Центральном и Северном карьерах.

Учитывая недостаточную эффективность работы аэроокислителей, для строящихся серных рудников, где концентрация сероводорода в воде достигает 100—200 мг/л, создаются новые схемы очистки дре­ нажных вод. В них предусматривается удаление из воды не только молекулярно растворенного в ней сероводорода, но и гидросульфи­ дов. Это достигается путем подкисления воды серной кислотой до рН-5.

§ 2. УСТОЙЧИВОСТЬ БОРТОВ КАРЬЕРОВ И ОТВАЛОВ

Оползневые явления на карьерах

За время работы Роздольских карьеров оползневые деформации были широко распространены в их бортах и на отвалах. Борьба с ними требовала значительных материальных и трудовых затрат. Поэтому обобщение накопленного опыта в этой области представляет определенный интерес для работников действующих и вновь строящихся карьеров Предкарпатского сероносного бассейна.

Наиболее часты в бортах карьеров контактные оползни — сдвиги четвертичных отложений по кровле неогеновых глин, поверхности скольжения которых совпадают с контактами напластований и дру­ гими поверхностями ослаблений, имеющихся в толще глин.

Оползни глин четвертичных отложений происходили сразу после

еров. Для этих бортов характерно падение кровли подстилающих неогеновых глин в сторону выработанного пространства, а также наличие ряда погребенных плиоценовых оврагов, заполненных торфянисто-илистыми отложениями. Особенно крупные оползни этого типа наблюдались на Северном карьере. При проходке разрез­ ной траншеи была вскрыта контактная зона между четвертичными и неогеновыми отложениями. Обнажение ее вызвало оползни по всему фронту вскрышных работ. Уборка оползневой массы приводила к но­ вым заколам и обрушениям, оползень распространялся на 1200 м по фронту и на 300—400 м в ширину. Объем его составлял около 3 млн. м3. Оползневая масса смещалась не как неразрывное одно­ родное тело, а как массив, разбитый трещинами на множество блоков движущихся с различными скоростями. Средняя скорость смещения зависела от интенсивности вскрышных работ и колебалась в пределах 1 —3 м/сут. В отдельных местах она значительно превышала среднюю скорость, что вызывало завалы рабочих площадок на уступе.

Оползни в неогеновых глинах происходили преимущественно там, где глины наклонены в сторону карьера более чем на 5—7°. Эти оползни по величине уступали оползням четвертичных отложений. Самый крупный из них наблюдался на Южном карьере, и объем его не превышал 50 тыс. м3. Однако внезапность возникновения и большая скорость смещения делают такие оползни опасными для людей и оборудования.

Деформации отвальных откосов отмечались как на внутренних, так и на внешних отвалах. Свыше 43% пород вскрыши, уложенной в отвалы, было охвачено оползнями. По внешнему виду деформации их можно разделить на оползни с хорошо выраженной поверхностью скольжения и оползни без явно выраженной поверхности скольже­ ния. Развитие оползней первого вида происходило быстро, прибли­ жаясь к обрушению. Причина их — преимущественно превышение при отвалообразовании критической высоты отвала. При складиро­ вании в отвал водонасыщенных пород пластической консистенции деформация откосов происходила в виде медленного течения отваль­ ных масс длинными языками без явновыраженной поверхности скольжения.

На устойчивость внешних отвалов, кроме прочностных свойств самих отвальных пород, значительно влияют свойства и состояние пород основания. Так как большинство внешних отвалов на карь­ ерах уложено на слабое торфянистое основание, то при их отсыпке происходит интенсивная осадка, а у основания отвалов образуется вал выпирания, достигающий в отдельных случаях высоты 4—5 м.

Скорость деформирования отвальных откосов зависит от ско­ рости отвалообразования, свойств пород отвала и основания и мо­ жет достигнуть 1,5—2,0 м и более в сутки.

Общий объем оползней за десятилетний период работы карьеров

с целью разработки противооползневых мероприятий, включая ме­ тоды расчета предельных устойчивых параметров откосов.

Прогнозирование и расчет устойчивости бортов и уступов карьеров

Выше отмечалось, что оползневые очаги в бортах и уступах карьеров на отработанной части месторождения развивались пре­ имущественно на тех участках, где падение кровли глинистой толщи (для четвертичных супесей и суглинков) и поверхностей ослабления в самой толще направлено в сторону выработки под углом болынгім, чем углы внутреннего трения в контактной зоне и вдоль поверх­ ностей ослабления. В местах, где падение поверхностей ослабления направлено в сторону массива, борта карьера даже при более значи­ тельных углах наклона вполне устойчивы.

Из сказанного следует, что имеется возможность прогнозиро­ вания потенциальных оползневых участков. Они будут находиться там, где ослабленные зоны в массиве падают в сторону карьера. Для

прогнозирования опасных участков в четвертичных отложениях достаточно путем совмещения карты изогипс кровли глинистой толщи с проектным направлением развития горных работ оконтурить участки с неблагоприятной ориентацией кровли глин. Карта изо­ гипс составляется по данным детальной разведки, причем в процессе

превышает угол внутреннего трения вдоль трещины, оконтуриваются. Это и будут потенциальные оползневые участки в третичных глинах. Примеры такого оконтуривания для Роздольского и Подорожненского месторождения серы показаны на рис. 20, 21.

В соответствии с природной структурой вскрышной толщи Роз­ дольского месторождения и наличием в ней ослабленных зон опре­ делены две группы прочностных характеристик: сопротивляемость сдвигу (угол внутреннего трения) ф и сцепление С по направлению, не совпадающему с естественной поверхностью ослабления (вне по­ верхности); сопротивляемость сдвигу и сцепление (ф' и С) по

карьер

Ю

Ю ж ный карьер

Рис. 20. Карта прогнозировании оползневых участков в третичных глинах на Роздольском месторождении :

1 — контур карьера по вскрыше; г — контур карьера по руде; з — изогипсы кровли изве­ стняков; 4 — направление и угол падения кровли известняков; s — потенциальные опо­ лзневые участки; в — направление развития горных работ

1 — контур карьера по вскрыше; г — контур карьера по руде; 3 — изогипсы кровли извест­ няков; 4 — направление и угол падения кровли известняков; 5 — потенциальные оползне­ вые участки; 6 — направление развития горных работ..

где H — высота откоса, м;

С и ф' — прочностные показатели породы вдоль поверхностей ослабления;

ß — угол падения поверхностей ослабления;

а— угол наклона откоса;

у— объемный вес породы, т/м3.

На основании проведенных расчетов построены кривые ауст = / (Н) для четвертичных супесей и суглинков (рис. 22) и третичных глин (рис. 23) как вне оползневых зон, так и в их пределах. В последнем

случае зависимость аусг = / (Н) дается для различных углов падения поверхностей ослабления в сторону карьера.

Рекомендуемый дифференцированный подход к расчету устой­ чивых параметров бортов позволил только при строительстве горно­ капитальных выработок Северного карьера уменьшить их объем более чем на 960 тыс. м3, что дало экономию 483 тыс. руб.

Расчет устойчивости отвальных откосов

Одним из конечных результатов исследований устойчивости отва- - лов является определение их предельных параметров. Эта задача решается обычно в два этапа. На первом этапе устанавливаются прочностные характеристики пород, слагающих откос, на втором этапе производятся необходимые расчеты.

Технологию отвалообразования и другие горнотехнические фак­ торы целесообразнее учитывать при определении прочностных свойств отвальных пород. Для этого и на основании исследования изменений претерпеваемых породами при вскрышных работах, нами разрабо­ таны методики лабораторных испытаний прочности отвальных пород.

Параметры одноярусных отвалов

(рис. 24), выражающие зависимость результирующего угла откоса от его высоты.

Для придания откосам экономической выпуклой формы предла­ гается вести построение многоярусного откоса снизу вверх. С этой целью проектная высота отвала разбивается на ряд слоев и по кри­ вым ар -= / (# отв) определяются результирующие углы одного,

Р и с. 24. П арам етры м н огоярусн ы х отвал ов при различной тех» нологии отвалообразован и я:

1 — отвал из третичных глин, отсыпанный с производительностью 50 м3/ч; 2 — то же, с производительностью 500 м*/ч; 3 — бульдо­ зерный отвал при периферийном отвалообразовании; 4 — то же, при площадном отвалообразовании; 5 —нижний ярус при ослож­ ненной бестранспортной системе разработки

двух и т. д. слоев, считая снизу. Соединяя следы пересечения ре­ зультирующих лучей с верхними границами слоев, получим рас­ четный профиль откоса выпуклой формы. Высоту слоя следует при­ нимать равной критической высоте отвала (с учетом коэффициента запаса). В этом случае, считая угол откоса каждого слоя равным углу скатывания, легко определить ширину предохранительных берм между отдельными ярусами как разность заложений всего откоса и нижележащих ярусов. Замена вогнутого откоса выпуклым позво­ ляет дополнительно улояшть в отвал свыше 80 тыс. м3 породы на 1 км фронта отвалообразования.

При усложненной бестранспортной системе разработки в связи с частичной переэкскавацией отвальные породы в нижнем ярусе находятся в переуплотненном состоянии. Прочность их выше проч-