§ 78. Основные сооружения хвостового хозяйства

В состав хвостового хозяйства обогатительной фабрики входят следующие основные сооружения: плотины (насыпные и намывные) и дамбы обваловывания; водосбросные сооружения; дренажные устройства; насосные станции оборотного водоснабжения; сооружения для химической очистки осветленной воды; пульпонасосные станции и пульпопроводы.

Плотины и дамбы. Хвостохранилища сооружают в две очереди: I–устройство насыпных плотин и дамб обваловывания; II – устройство намывных плотин из хвостов.

Насыпная плотина (рис. 41) состоит из следующих основных элементов:

тело 3 плотины – искусственно образованная насыпь, ограниченная гребнем, подошвой и откосами плотины;

гребень 2 плотины – горизонтальная плоскость, ограничивающая тело Плотины сверху;

подошва 7 плотины – поверхность сопряжения тела плотины с ее естественным основанием;

верховой откос 1 плотины – откос со стороны хвостового пруда;

низовой откос 4 плотины – откос с противоположной стороны плотины;

водоупорные части тела плотины (экран 8, понур 9) – противофильтрационные устройства, предназначенные для ослабления фильтрации через тело плотины и ее основание;

дренажные устройства – дренажная призма 5 и двухслойный обратный фильтр 6, предназначенные для предупреждения выхода фильтрующих вод непосредственно на низовой откос плотины выше ее подошвы.

Рис. 41. Профиль насыпной плотины

Как правило, плотины I очереди сооружают из местных или привозных естественных грунтов: песков, супесей, суглинков и глин. Отдельные части плотины образуют из камней или щебня. В некоторых случаях плотину I очереди можно сооружать непосредственно из хвостовой пульпы. Необходимо иметь в виду, Что чем более неоднороден по гранулометрическому составу применяемый грунт, тем меньше его сопротивляемость внутреннему размыву.

Земляные плотины прудов хвостохранилищ и их основания должны обладать водоупорностью, прочностью и устойчивостью.

Высота насыпных плотин I очереди обусловливается следующими основными требованиями: объем водного бассейна должен обеспечивать необходимое осветление пульпы в первый период эксплуатации хвостохранилища; должна быть обеспечена укладка хвостов за период зимней эксплуатации обогатительной фабрики; необходимо аккумулирование части объема паводковых вод; необходимо превышение гребня плотины над нормальным уровнем воды в хвостохранилище во избежание ее перелива через гребень с учетом высоты волны. Поперечное сечение насыпной плотины должно быть трапецеидальным.

При конструировании и строительстве насыпных плотин I очереди необходимо иметь в виду, что эти плотины при заполнении хвостохранилищ способом «от плотины к берегам» являются упором для намывного откоса отложений хвостов, образующих тело плотины II очереди.

Наполнение водой хвостохранилища начинается после образования (путем намыва из хвостовой пульпы) на верховом откосе водоупорной части плотины экрана.

Низовые откосы насыпных плотин в целях предохранения от распыления ветром и размыва дождевыми водами укрепляются дерном или посадкой зеленых насаждений. Верховые откосы плотин и дамб хвостохранилищ укрепляются только, если верховой откос не замывается хвостами, т. е. при способе заполнения хвостохранилища «от берегов к плотине».

Водосбросные сооружения предназначены для отвода из хвостохранилища осветленных и приточных с поверхности водосбросного бассейна (паводковых и ливневых) вод и для полного (или частичного) опоражнивания хвостохранилища.

Конструкция водосбросных сооружений должна предусматривать возможность отвода воды с различных отметок горизонта, так как уровень воды в хвостохранилище непрерывно повышается. Применяются водоприемники шахтного типа, которые располагаются в хвостохранилище таким образом, чтобы в любой момент эксплуатации расстояние от места выпуска пульпы до места слива осветленной воды было достаточным для выпадения твердых частиц хвостов на дно хвостохранилища.

Конструкция и способ прокладки водоспускного коллектора по дну хвостохранилища определяются инженерно-геологическими условиями. Коллекторы рекомендуется сооружать из сборных бетонных и железобетонных элементов. По мере заиливания ближайшего к плотине водоприемника и повышения уровня воды в хвостохранилище водоспускной коллектор наращивается и на нем устраивается новый водоприемник. Колодец закрывается после того, как в верхний ряд окон начинает поступать недостаточно осветленная вода; после этого водоприемник заиливается, а вода сливается через расположенный выше водоприемник.

При проведении водоспускного коллектора через тело насыпной плотины I очереди необходимо принимать меры против фильтрации воды из хвостохранилища вдоль стенок коллектора. Уклон водоспускного коллектора выбирается из условия пропуска соответствующего расхода осветленных и паводковых вод.

Дренажные устройства предназначены для предупреждения выхода фильтрующих вод непосредственно на низовой откос плотины выше ее подошвы, а также для защиты от заболачивания территорий, прилегающих к хвостохранилищу. Для этой цели низовом откосе плотины устраивают дренажные призмы из камня. Дренажы оборудуют обратными фильтрами для предотвращения выноса мелких частиц грунтов из тела плотины и ее основания. Обратные фильтры в зависимости от грунтов основания и тела плотины могут состоять из слоев песка, гравия и гальки различных фракций.

Фильтрационные воды отводятся от плотины к ближайшему естественному водоему с помощью канав, устраиваемых вдоль подошвы низового откоса плотины, и сбрасываются в водобойные колодцы насосных станций оборотного водоснабжения.

Насосные станции оборотного водоснабжения предназначены для возврата осветленной воды на обогатительную фабрику. Эти насосные станции бывают нескольких типов: стационарные и передвижные береговые; плавучие; расположенные у низового откоса плотины.

Стационарные береговые станции размещаются на берегу хвостохранилища или в непосредственной близости от него. Водозаборные сооружения этих станций обеспечивают прием осветленной воды с разных отметок горизонта воды в хвостохранилище.

Передвижная береговая насосная станция разработана Механобром для Ковдорского хвостохранилища. Здание насосной станции перемещается лебедками по рельсам, уложенным на специально спланированной поверхности откоса одного из бортов хвостохранилища. Насосная станция изменяет свое положение в соответствии с подъемом горизонта воды в хвостохранилище. Насосы подключаются к предварительно проложенным всасывающему и нагнетательному трубопроводам с помощью соответствующих патрубков.

Плавучая насосная станция представляет собой судно, на котором установлены два вертикальных центробежных насоса. Всасывающие линии насосов забирают воду из специального водоприемного устройства типа погруженного в воду ящика с днищем, одна или две боковые стенки которого представляют собой водослив. Применение плавучих насосных станций для системы оборотного водоснабжения сдерживается трудностями эксплуатации их в зимний период.

Типичный пример насосной станции оборотного водоснабжения, расположенной у низового откоса первичной плотины, – станция Джезказганского хвостохранилища. В конце водоспускного коллектора устроен для гашения энергии потока осветленных хвостовых вод водобойный железобетонный колодец, из которого вода попадает в водозаборное устройство, а из него по самотечным линиям – во всасывающие колодцы насосной станции. Насосы подают осветленную воду по двум трубопроводам в водонапорный бак обогатительной фабрики.

При выборе места расположения насосных станций оборотного водоснабжения необходимо стремиться к обеспечению наилучших условий для осветления хвостовых вод и наименьшей протяженности водоводов оборотной воды. Выбор типа насосной станции определяется типом хвостохранилища и способом его заполнения, климатическими условиями и т. д.

Сооружения для химической очистки предназначены для очистки осветленной воды перед сбросом ее в естественные водоемы. При проектировании хвостового хозяйства необходимо проводить специальные исследования для решения вопроса о необходимости химической очистки хвостовых вод и разработки ее технологической схемы.