Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Техногенные массивы в горном деле. Учебное пособие
.pdf
1 000
1 000
1 000
1 000
1 500
1 000
i = 0,01
3 000
обваловывания из отложившихся крупных частиц хвостов с помощью
бульдозеров. По мере роста отложений хвостов и до достижения ими
гребня плотины I очереди соответствующие звенья распределительных
желобов разбирают; деревянные опоры замываются хвостами. По
намытому экрану плотины I очереди устанавливают переносные эстакады,
по которым прокладывают распределительный хвостопровод [6, 8, 30].
Применяют как переносные эстакады, так и стационарные,
располагаемые внутри хвостохранилища на некотором расстоянии от
гребня плотины. Стационарные эстакады периодически замываются
хвостами и остаются в теле намываемой плотины, что ведет к большим
потерям лесоматериалов, поэтому в настоящее время широко используют
переносные эстакады.
При зенитном способе (рис. 18) распределительный хвостопровод
укладывается на брусьях непосредственно по гребню плотины I очереди. В
днище хвостопровода через каждые 6–10 м имеются выпускные отверстия
с затворами, из которых на верховом откосе плотины намывают экран из
хвостов. После намыва экрана к выпускным отверстиям хвостопровода
присоединяют наклонные патрубки, по которым подают хвосты для
намыва до уровня гребня первого этажа дамбочек обваловывания. По мере
роста гребня отложений хвостов патрубки от распределительного
хвостопровода наращивают, после чего намывают следующие этажи
плотины. Дамбочки обваловывания, предназначенные для предупреждения
растекания пульпы, устраивают с помощью бульдозеров.
Рис. 18. Зенитный способ намыва дамбы:
1 – насыпная дамба; 2 – распределительный хвостопровод;
3 – наклонные патрубки диаметром 200 мм; 4 – деревянная пробка;
5 – дамбочки обвалования; 6 – фанерная труба диаметром 200 мм;
7 – распределительный хвостопровод (второе положение) [6]
51
Отложения хвостов
При безэстакадном способе намыва дамбы с наклонных прогонов
(рис. 19) вдоль оси гребня плотины I очереди через 4–5 м друг от друга
устанавливают на сваях лаги с наклоном, равным уклону низового откоса
намывной части плотины. На эти лаги укладывают хвостопровод, в
нижней части которого через 1 м просверливают отверстия диаметром
40–50 мм для выпуска пульпы. По мере приближения гребня намывной
плотины к выпускным отверстиям в хвостопроводе его перекладывают
вверх по наклонным лагам. Таким образом плотина намывается до конца
наклонной лаги. После этого на верховом откосе намытой плотины
устанавливают новые сваи; на них укладывают новые наклонные лаги, по
которым хвостопровод передвигают в новое положение.
Рис. 19. Безэстакадный способ намыва с наклонных прогонов:
1 – начальная дамба; 2 – лаги; 3 – сваи;
4 – распределительный хвостопровод; 5 – ограждающие дамбочки [6]
При обычном безэстакадном способе звенья труб укладывают
непосредственно на поверхность намытого откоса на деревянных брусках
высотой до 25 см. Пульпу выпускают из последнего звена
распределительного хвостопровода. Когда отложения хвостов достигают
дна хвостопровода, его наращивают с помощью труб с быстроразъемными
соединениями. Соединяют и отсоединяют трубы, используя кран на
гусеничном ходу.
Выбор способа намыва дамбы в каждом конкретном случае
определяется местными условиями и зависит от суточного расхода
хвостов, их гранулометрического состава, консистенции пульпы, длины
плотины, необходимой скорости наращивания гребня плотины.
К основным схемам намыва относят:
двухстороннюю (намыв может производиться эстакадным, безэстакадным и низкоопорным способами);
52
одностороннюю (также может осуществляться тремя способами;
преимуществами по сравнению с двухсторонней являются более высокие
темпы намыва и сокращение работ по устройству дамб обвалования) [7].
Безопасная эксплуатация хвостохранилищ должна включать решение
комплекса проблем, таких как обеспечение безаварийной работы этих
сложных гидротехнических сооружений; сбережение земельных ресурсов
при создании хвостохранилищ за счет компактности и увеличения высоты
сооружений, охрана воздушного бассейна в результате работ по
прекращению пыления хвостохранилищ; охрана поверхностных и
подземных вод от загрязнения сточными водами хвостохранилища и от
загрязнения вседствие ветрового переноса хвостов; приведение территории
отработанных хвостохранилищ в состояние, пригодное для хозяйственной
и экологической деятельности [41].
3.3. Шламохранилища
Шламохранилища – комплекс специальных сооружений и оборудования, предназначенных для складирования или захоронения радиоактивных, токсичных и других отвальных отходов обогащения полезных
ископаемых. На ГОК из добытой руды получают концентрат, а отходы
переработки перемещают в шламохранилища. Хвосты поступают в виде
пульпы (песка, воды) [30].
Шламохранилища представляют собой крупные земляные наземные
сооружения объемом до десятков миллионов кубических метров и
глубиной до 50 м; срок службы их превышает 10 лет.
Шламохранилище состоит из ложа – основания, ограждающих дамб
первичного и вторичного обвалования, гидроотвала и других
конструктивных элементов (рис. 20). Дамба первичного обвалования
представляет собой насыпь из грунта или шламов, служащую для
удержания намываемых шламов; дамба вторичного обвалования – дамба,
предотвращающая вытекание пульпы за пределы участка намыва (пульпа
состоит из смеси шламов с водой, сбрасываемой обогатительной фабрикой).
Дамбы обвалования и перегораживающие плотины возводят
насыпным способом из суглинистых материалов. При этом используют
также и намываемые в шламохранилища шламы. Шламовая пульпа
подается в шламохранилища по таким же схемам, что и хвостовая в
хвостохранилища.
Плотины намывных шламохранилищ обычно имеют трапецеидальную форму, практически не отличающуюся от формы водохранилищных
земляных плотин.
Участок шламохранилища, на котором производится намыв,
называется картой намыва.
53
Рис. 20. Схема гидротехнических сооружений шламохранилища:
1 – шахтные водосбросы; 2 – ось плотины первичного обвалования;
3 – подводящий пульповод;
4 – право- и левобережный водоспуски осветленной воды;
5 – ось плотины вторичного обвалования;
6 – водобойный колодец;
7 – насосная станция для перекачки осветленной воды [4]
Зона между ограждающей дамбой и прудком-отстойником именуют
пляжем (прудок-отстойник – водоем, в котором происходит осветление
воды в процессе намыва шламов). В шламохранилище постепенно оседает
твердая фаза хвостов; иногда этот процесс реализуется с помощью
добавления специальных реагентов – коагулянтов и флокулянтов.
Отстоянная вода подвергается очистке и сбрасывается в локальные
водоемы или возвращается на обогатительную фабрику для
удовлетворения технологических нужд.
Шламохранилища должны иметь дренажные устройства, которые
способствуют усилению прочности тела валика (плотины), откосов и
основания к воздействию опасных фильтрующих деформаций; перехвату
загрязненных вод, фильтрующихся из шламохранилища; улучшению
процесса обезвоживания шламов. Есть много конструкций дренажа; их
выбор обусловливается рельефом и другими условиями местности,
размерами шламохранилища, видом хранимого шлама. Совместное
действие экранирующих устройств и дренажа обеспечит защиту почвы и
водоемов от загрязнений водами, выделяющимися из шлама.
В зависимости от способа устройства каждое шламохранилище
может быть отнесено к одному из трех типов, таких как плотинное
54
(наливное) шламохранилище, в котором ограждающее устройство
(плотину) возводят сразу на полную высоту; шламохранилище
постепенного возведения, в котором сначала строят дамбу первичного
обвалования небольшой высоты, необходимую для организации намыва, а
затем наращивают шламохранилище по высоте путем постепенного
возведения дамб вторичного обвалования; бесплотинное шламохранилище, в котором исключается возведение как плотины, так и дамбы
первичного обвалования.
В зависимости от рельефа местности, характерного для района, в
котором расположено шламохранилище, различают следующие типы
шламохранилища (рис. 21):
овражное, размещаемое в овраге или балке, которые перегораживают
дамбой первичного обвалования;
пойменное, устраиваемое в пойме реки путем ограждения участка
дамбами;
косогорное, т.е. находящееся на косогоре (создается путем
ограждения участка с трех сторон дамбами (с четвертой стороны участок
огражден самим косогором));
равнинное, устраиваемое на ровной местности в ходе ограждения
участка дамбами по всему периметру. Эксплуатационное достоинство
такого шламохранилища – отсутствие необходимости создания дорогих и
ответственных сооружений для сброса естественного стока;
котлованное, размещаемое в котловане старого карьера или резерва
(при этом возможно складирование шламов без возведения дамбы);
котловинное, т.е. устраиваемое в котловине (при этом также
возможно складирование шламов без возведения дамбы или же требуется
дамба малой высоты).
Шламохранилища устраивают либо односекционными с общим
приемом стоков, либо многосекционными с общим или раздельным
приемом стоков [41].
Различают способы складирования шламов в отвал: замыв от
ограждающей дамбы или плотины к вершине шламохранилища; замыв от
вершины шламохранилища к ограждающей дамбе или плотине; кольцевой
замыв (от ограждающих дамб к центру шламохранилища); комбинированный замыв (от дамбы к вершине шламохранилища и от вершины шламохранилища к дамбе).
По условиям складирования отходов шламохранилища делятся на
намывные и наливные. Для первых предварительно сооружают земляные
плотины на полную высоту проектируемой емкости или же на часть этой
высоты. Типы плотин и методы их возведения могут быть различными и
обусловливаются в каждом случае местными условиями, а также
имеющимися строительными материалами и оборудованием. Чаще
возводят насыпные плотины и реже намывные [30, 41].
55
а
б
в
г
д
Рис. 21. Типы шламохранилищ [6, 41]:
а – овражное; б – пойменное; в – косогорное;
г – равнинное; д – овражно-равнинное
У шламохранилищ различают пять классов капитальности.
Перечислим характеристики этих классов.
Первый класс капитальности: емкость более 100 млн м3, выход
хвостов γ > 10 000 т/сут, высота ограждающей дамбы Н > 50 м. Степень
ответственности: особо ответственные шламохранилища, авария которых
сопряжена с катастрофическими последствиями для населенных пунктов и
предприятий, а также отравлением, загрязнением водоемов и водоводов
питьевого назначения.
Второй класс капитальности: емкость более 100 млн м3,
γ > 10 000 т/сут, Н > 50 м. Степень ответственности: особо ответственные
шламохранилища, авария которых не сопряжена с катастрофическими
последствиями для населенных пунктов и предприятий, но вызывает
затопление сельскохозяйственных угодий, отравление и загрязнение
водоемов и водотоков, имеющих народнохозяйственное значение.
56
Третий класс капитальности: емкость 10–100 млн м3,
γ = 5 000–10 000 т/сут, Н = 20–50 м. К этому классу принадлежат
малоответственные шламохранилища, авария которых не может породить
серьезных последствий для населенных пунктов и предприятий. Вызывает
затопление местности, не имеющей народнохозяйственного значения.
Четвертый класс капитальности: емкость менее 10 млн м3,
γ = 1 000–5 000 т/сут, Н < 20 м. Сюда относятся шламохранилища в
незастроенных местностях; авария вызывает затопление земель,
загрязнение водоемов и водотоков, непригодных к использованию в
данное время.
Пятый класс капитальности: емкость менее 10 млн м3,
γ < 1 000 т/сут, Н < 10 м. В этот класс входят сооружения, аварии на
которых вызывают затопление земель и загрязнение водоемов,
непригодных к применению в данное время [30, 41].
Класс капитальности шламохранилища и его сооружений
рекомендуется выбирать исходя из следующих признаков:
производительности обогатительной фабрики (выхода шламов);
степени ответственности сооружений; высоты намыва шламохранилища;
условий эксплуатации зданий (шламохранилища, срок эксплуатации
которых превышает 5 лет, относятся к постоянным сооружениям, а при
сроке эксплуатации менее 5 лет – к временным).
При выборе класса капитальности шламохранилища и его элементов
следует руководствоваться нормативными документами, в которых учтены
емкость хранилища, производительность обогатительной фабрики, степень
ответственности сооружений и высота намыва шламохранилища.
В качестве шламохранилищ могут использоваться бросовые земли,
исключенные из землепользования, карьеры после прекращения их
разработки, а также специально возводимые и оборудуемые хранилища.
С целью уменьшения объема шламохранилищ и снижения расходов
на транспортировку осадков их необходимо подвергать механическому
обезвоживанию с предварительным уплотнением на месте образования.
Существенное влияние на удельное сопротивление осадка указанному
обезвоживанию оказывают компоненты исходной сточной жидкости и
продукты их деструктивного распада [30].
Рекомендуют применять три способа намыва шламов в плотины и
дамбы: эстакадный, зенитный и безэстакадный.
Для оперативного управления на шламохранилищах необходимо
ведение мониторинга, задачей которого является своевременное выявление
развития процессов, способных привести к нарушению устойчивости
дамбы, развитию эрозионных процессов, загрязнению поверхностных и
подземных вод [30, 41].
57
ТЕХНОГЕННЫЕ НАНОСЫ
Атмосферные
выпадения
Донные отложения
Искусственные
почвы
Организованные выбросы в атмосферу (горно-
перерабатывающая, химическая промышленность, ТЭК)
Неорганизованные выбросы в атмосферу
(горнодобывающая, горно-перерабатывающая,
химическая промышленность, ТЭК,
строительство, транспорт)
Подводные свалки
Стоки промышленных предприятий
Стоки вод коммунально-бытового хозяйства
Поверхностный и подземный стоки
с загрязненных территорий
Рекультивированные территории горнодобывающей
и горноперерабатывающих отраслей, строительства
Территории хозяйственного освоения
Территории городов и населенных пунктов
ГЛАВА 4. ТЕХНОГЕННЫЕ НАНОСЫ
Техногенные наносы представляют собой образования, возникающие
в ходе деятельности промышленных предприятий, транспорта,
предприятий коммунально-бытового хозяйства, имеющие малую
мощность и большую протяженность (площадь).
Техногенные наносы в большинстве своем представлены
небольшими массивами, но обладают большой протяженностью. По
способу образования техногенные наносы можно разделить на ряд групп
(рис. 22).
Рис. 22. Классификация техногенных наносов:
ТЭК – топливно-энергетический комплекс [27]
58
Атмосферные выпадения появляются в результате оседания на
поверхности земли взвешенных в воздухе твердых частиц и аэрозолей
газопылевоздушных организованных и неорганизованных выбросов
различных производств в атмосферу.
Донные отложения водотоков и водоемов формируются при
осаждении взвешенных в воде механических, коллоидных примесей,
химических осадков сбросов промышленных, коммунально-бытовых
предприятий в водные объекты.
Искусственные почвы – это следствие рекультивации нарушенных
горными, строительными и другими работами земель; территории
хозяйственного освоения.
По составу и свойствам массивы делят на однородные и
неоднородные. Отходы горнодобывающей и горно-перерабатывающей
промышленности, как правило, однородны [27].
4.1. Атмосферные выпадения
Оседание на поверхности земли пыли, золы, сажи, тяжелых
металлов, смолистых веществ, полициклических ароматических
углеводородов и других загрязняющих веществ является причиной
диффузионного загрязнения земель. Наибольшие объемы техногенных
наносов связаны с предприятиями топливно-энергетического комплекса,
цветной и черной металлургии, нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей отраслей промышленности. На распределение продуктов
техногенеза по поверхности почв влияют метеорологические, топографические и геохимические факторы и характеристики источников
выбросов [27].
Техногенные наносы, как правило, располагаются в зоне техногенного воздействия промышленных агломераций, городов, автомагистралей.
Поступая в атмосферу из факелов предприятий, выхлопных труб
транспортных средств, с пылящих поверхностей хранилищ отходов, а
затем оседая на поверхности в виде аэрозолей, пыли или растворенных
соединений, загрязняющие элементы совместно с атмосферными осадками
и водами временных поверхностных потоков создают неблагоприятные
условия для естественных процессов почвообразования и загрязняют
почву. Наиболее опасными являются техногенные наносы, содержащие в
своем составе тяжелые металлы, особенно соединения ртути, мышьяка,
свинца, кадмия, никеля, меди, цинка. В воздушный бассейн крупных
горнопромышленных районов выделяются пыль, содержащая перечисленные вещества; сернистый ангидрит; окись углерода, сероводород; окислы
азота и другие соединения, которые оказывают отрицательное влияние на
окружающую природную среду. Загрязненность атмосферы имеет место
59
Основные технологические процессы
и объекты
Источники и виды загрязнения
Подготовка горных пород к выемке
Пыль и ядовитые газы, появляющиеся при
производстве взрывных работ
Выемочно-погрузочные работы
Пыль при выемке и погрузке горной
массы в транспортные средства и
разгрузке в аккумулирующие емкости и на
склады
Транспортирование руды, хвостов
обогащения, вмещающих пород
Пыль на автодорогах прииска.
Сдувание пыли из транспортных сосудов
при перемещении полезных ископаемых,
пустых пород и отходов обогащения.
Пыль на пунктах перегрузки.
Газы при работе автотранспортных и
тяговых средств двигателями внутреннего
сгорания
Отвалообразование и складирование
пустых пород, отходов обогащения и
полезных ископаемых с содержанием
полезного компонента ниже
промышленного уровня
Пыль при укладке горной массы в отвалы
и склады.
Пыление обнаженных поверхностей
отвалов, складов полезных ископаемых,
шламохранилищ.
Газы при самовозгорании горной массы в
отвалах и на складах
Объекты промплощадки:
дробильно-сортировочные,
агломерационные и обогатительные
фабрики, котельные установки базы
производственных машин и
автотракторной техники
Пыль при разгрузке, дроблении и
сортировке полезных ископаемых.
Пыль и газы при обжиге и обогащении
полезных ископаемых.
Пыль и газы при работе котельных
установок.
Газы и пыль при эксплуатации
производственных машин и
автотракторной техники
Обогащение руды
Сброс растворов флотации в
хвостохранилища и емкости
нейтрализации, а также раствора цианидов
при всех основных производственных процессах и эксплуатации
производственных объектов приисков (шахт, карьеров, россыпей).
Основные виды и источники загрязнения атмосферы при производстве горных работ даны в табл. 11 [11].
Таблица 11. Основные виды и источники загрязнения атмосферы
при производстве горных работ [11]
Значительное негативное влияние на состояние атмосферы
оказывают процессы дробильно-обогатительной технологии вследствие
вредных выбросов в атмосферу и пыления шламохранилищ. Отходы
обогащения после осушения легко подвергаются разрушению ветром,
переносятся по воздуху, образуя периодические пыльные бури, что
60
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]