3. Гидравлическое отвалообразование

3.2. Расчет параметров гидроотвала и пруда-отстойника

Расчет гидроотвала включает в себя определение следующих основных параметров: фактический объем породы после ее укладки в отвал; высота, ширина и длина отвала; уклоны поверхности намытого отвала.

Расчет пруда-отстойника включает определение таких параметров, как: минимально необходимая длина пруда-отстойника; эффективность осветления оборотной воды; мощность и длина глинистых отложений; водный баланс; параметры ограждающей плотины и водосбросных устройств.

3.2.1. Гидроотвал

Емкость гидроотвала зависит от объема укладываемой породы, ее гранулометрического состава, интенсивности водоотдачи и уплотнения. Гравийно-песчаные и супесчаные породы быстро отдают воду (осаждаются в воде), незначительно изменяя свой объем на отвале по сравнению с первоначальным в целике. Глинистые породы обладают малой водоотдачей и значительно увеличивают свой объем в отвале по сравнению с объемом в целике. Объем отвала устанавливается также по условию обеспечения осветления оборотной воды.

Следует отметить, что валуны в отвал не поступают, а складируются непосредственно в забое, а глинистые частицы осаждаются в пруде-отстойнике, следовательно, объем гидроотвала определяется без их учета.

Объем накопившихся пород в гидроотвале на конец его эксплуатации (м³)

, (3.1)

где К_р - коэффициент разрыхления грунтов (хвостов) в гидравлическом отвале (табл. 3.1); V_п - количество промытых грунтов (хвостов), поступающих в гидравлический отвал в плотной массе за весь период его эксплуатации, м³.

V_п = L_k ∙ B_k ∙ H_в ∙ (1– V_в /100- V_г /100) / k_р, (3.2)

где L_k и B_k – длина и ширина контура карьера, м; H_в – мощность пород вскрыши, м; k_р – коэффициент разрыхления пород в массиве; V_в и V_г – содержание валунов и глинистых частиц в грунтах, %.

На рис. 3.1 представлены возможные формы емкости для организации гидроотвала в зависимости от рельефа местности или наличия выработанного пространства. Принятую форму привязывают к своему варианту и принимают место для сброса пульпы.

В табл. 3.1 приводятся ориентировочные значения средних уклонов намываемой поверхности гидравлического отвала.

1 2 3

4 5 6

Рис. 3.1. Варианты размещения отстойника на местности:

1-в долине (трехскатный склон); 2-на двухскатном склоне; 3-на односкатном склоне;

4-на ровной поверхности; 5-в выработанном пространстве; 6-комбинированный

Таблица 3.1

Значения коэффициента разрыхления гидравлического

отвала и уклонов намываемой поверхности для различных пород

Тип намываемых грунтов	Коэффициент разрыхления (Кр)	Уклон поверхности гидравлического отвала:
		надводная часть	подводная часть
Тяжелые вязкие глины (более 50 %)	1,5...2,0	0,015...0,007	менее 0,015
Обычные пластичные глины (40 %)	1,5…1,7	0,015...0,007	0,02...0,01
Глины песчаные	1,4...1,5	0,02...0,008	0,03...0,02
Тяжелые суглинки	1,45...1,5	0,02...0,008	0,03...0,02
Средние суглинки	1,2...1,45	0,025...0,01	0,04...0,02
Легкие суглинки	1,2…1,3	0,025...0,01	0,05...0,03
Средняя супесь	1,15…1,2	0,03...0,01	0,06...0,03
Супесь легкая	1,05...1,15	0,03...0,01	0,07...0,04
Пески мелкозернистые	1,1...1,15	0,04...0,03	0,15...0,10
Пески среднезернистые	1,05…1,1	0,07...0,06	0,20...0,15
Пески крупнозернистые	1,0...1,05	0,20...0,10	0,30...0,20
Гравий	1,05…1,1	0,70...0,50	1,00...0,70

В зависимости от заданной в приложении 1.1 предельной высоты гидроотвала (Н_о, м) определяют его площадь по продольному сечению (м²)

S_г = 0,5 ∙ Н_о ∙ L_у, (3.3)

где L_у – условная длина гидроотвала, м.

L_у = Н_о ∙ [1/(0,5∙(I_н+ I_п) ± i)], (3.4)

где I_н и I_п – соответственно, уклоны поверхности намытых грунтов (хвостов) при намыве надводной и подводной части гидравлического отвала (табл. 3.1); i – продольный уклон местности в месте сооружения гидроотвала. При намыве гидроотвала со стороны плотины в формуле принимают знак «+», при намыве в сторону плотины – «-» (рис. 3.2).

Минимально необходимая ширина гидроотвала (м)

В_г = V_п^/ / S_г. (3.5)

После принятия решения о месте размещения гидроотвала (по условиям безопасности, экологичности и экономической рациональности) – правый или левый борт относительно карьера, в долине выше или ниже по уклону относительно карьера – оценивают расчетную величину ширины гидроотвала. Ширину гидроотвала можно увеличивать или уменьшать путем изменения принятой высоты гидроотвала и перерасчета L_у, S_г, B_г.

Для дальнейших расчетов фактическую высоту гидроотвала обозначают h_г.

Рис. 3.2. Схемы направлений намыва гидроотвала