книги / Проектирование и эксплуатация хвостовых хозяйств обогатительных фабрик
..pdfРис. 125. Тип береговой передвижной насосной станции оборотного водоснабжения:
а— п р о д о л ь н ы й п р оф и л ь вса сы в а к н ц е -н а п о р н о го т р у б о п р о в о д а </>700 м м и сх е м а п ер ем ещ ен и я н а с о с н о й ста н ц и и , б — у з е л А п р и р а бо н е м
п о л о ж е н и и н а с о с н о й ст а н ц и и в с т в о р е к о л о д ц а (п о п р о д о л ь н о м у п р о ф и л ю ). 1 — х в о с т о х р а н и л ш ц е ; 2 — в са сы в а ю щ е -н а п о р н ы й т р у б о п р о в о д |
|||||||
0 720 X 9 м м ; з — в са сы в а ю щ и й п а т р у б о к # 620 X |
8 м м ; |
4 — н а п о р н ы й п а т р у б о к |
# 6 2 0 X |
8 |
м м ; 5 — к о л о д е ц ; |
в — (I, II, Ш , IV, V, |
|
VI, VII, VIII) — п о сл е д о в а те л ь н ы е п о л о ж е н и я |
н а с о с н о й |
ст а н ц и и в с о о т в е т ст в и и с |
п о д ъ е м о м |
го р и з о н т о в в о д ы |
в х в о ст о х р а н и л ш ц е ; 7 — |
||
здан ие м а н е в р о в о й л е б е д к и ; 8 — за гл у ш к а 0 7 0 0 |
м м ; |
9 — |
за д в и ж к а 0 1 5 0 м м с э л е к т р о п р и в о д о м |
|
|||
в проекте Ковдорского хвостохранилища (рис. 125). Здание на сосной станции перемещается по рельсам, уложенным на спе циально спланированной поверхности откоса одного из бортов хвостохранилища.
Перемещение станции производится лебедками с металли ческими тросами.
Плавучая пасосная станция представляет собой судно типа землесосного снаряда. В отличие от последнего плавучая насосная станция оборудована водяными центробежными насосами и не имеет рамы для расположения разрыхлителя и всасывающей трубы землесоса. Вместо этого в плавучей насосной станции имеется специальное водоприемное устройство типа погруженного в воду ящика с днищем, одна или две боковые стенки которого представляют собой водослив. Эти стенки можно устраивать из шандор с тем, чтобы обеспечивать любую необходимую толщину переливающегося через них слоя воды. Всасывающие линии насосов плавучей станции забирают воду из указанного ящика.
Устройство плавучих насосных станций в системах оборотного водоснабжения, с нашей точки зрения, имеет большие преиму щества перед решениями с устройством береговых пасосных стан ций. Однако мы не знаем примера их устройства на хвостохранилищах, главным образом из-за затруднений в их эксплуатации, возникающих особенно в зимние периоды. Представления об этих затруднениях нам кажутся преувеличенными.
Имеются примеры устройства и эксплуатации плавучих насосных станций поплавкового типа для подачи воды на
орошаемые площади для |
полива сельскохозяйственных культур |
[ 102] . |
общий вид (а), поперечный разрез (б) |
На рис. 126 показан |
и план (в) электрифицированной плавучей насосной станции по плавкового тйпа с двумя вертикальными пропеллерными насосами 20ПрВ-60.
Шаровые соединения крепятся непосредственно к патрубку пасосов и опираются на специальные подставки, приваренные к палубе. Соединение насосной установки с берегом производится при помощи наклонного трубопровода и второго шарнира, уста новленного на берегу (см. рис. 126) [102].
При проектировании расположения насосных станций оборот ного водоснабжения необходимо стремиться прежде всего к обес печению наилучших условий для осветления хвостовых вод в хвостохранилище и наименьшей протяженности транспортиро вания оборотных вод.
Отсюда следует, что при проектировании системы заполнения хвостохранилища необходимо также учитывать удобства и созда ние наилучших услови^ для наиболее эффективной работы насос ной станции оборотного водоснабжения. В основу проектирования должен быть положен принцип наименьших капитальных и
272
б
Рис. 126. Плавучая насосная станция |
поплавкового типа |
с двумя вертикальными пропеллерными |
насосами 20ПрВ-60 |
эксплуатационных затрат при обеспечении необходимых качествен ных показателей работы системы, главным из которых является достижение необходимой степени механического осветления хво стовых вод и по возможности их химической очистки.
При проектировании береговых насосных станций необходимо учитывать инженерно-геологические условия и предусматривать в случаях необходимости специальные мероприятия по предотвра щению оползней, переработки берегов в результате волнения и пр.
ГЛАВА VI
РАСЧЕТЫ СООРУЖЕНИЙ СИСТЕМ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ УКЛАДКИ ХВОСТОВ
1. Основные указания по гидравлическим расчетам и конструкциям водосбросных сооружение прудов-хвостохранилищ
Определение паводковых расходов необходимо для расчета водо сбросных сооружений хвостохранилища: сечений водоспускных коллекторов, размеров водоприемных колодцев и отверстий в них, отверстий водосливных сооружений и др. Величины расчетных паводковых расходов, как известно, зависят от принимаемой в проекте расчетной вероятности превышения наибольших рас ходов воды.
Величины расчетных вероятностей превышения наибольших расходов воды (обеспеченностей паводковых расходов) прини маются при проектировании гидротехнических сооружений в зави симости от класса их капитальности.
По действующему СНиП (Строительные нормы и правила) все гидротехнические сооружения делятся на пять классов, и для них установлены нормы расчетной вероятности превышения наиболь ших расходов воды (табл. 44).
В главе И, разделе 1 изложены предложения авторов по уста новлению классов хвостохранилищ и отдельных сооружений прудов-хвостохранилищ в зависимости от типов хвостохранилищ и ряда особых условий. Соответственно указанным классам хвосто хранилищ и плотин необходимо определять расчетные превыше ния наибольших расходов воды (обеспеченности) по табл. 44.
Величины максимальных паводковых расходов определяют но различным расчетным формулам в зависимости от состояния гидрологической изученности района устройства хвостохрапилища [48, 49].
|
|
|
Т а б л и ц а 44 |
К л а с с к а п и т а л ь |
Р а сч е т н а я в е р о я т |
К л а с с к а п и т а л ь |
Р а сч е т н а я в е р о я т |
н о с т ь п р е в ы ш е н и я |
н о с т ь п р е в ы ш е н и я |
||
н о с т и с о о р у ж е н и й |
н а и б о л ь ш и х р а с |
н о с т и с о о р у ж е н и й |
н а и б о л ь ш и х р а с |
|
х о д о в в о д ы , % |
|
х о д о в в о д ы , % |
1 |
од |
IV |
5,0 |
II |
1,0 |
V |
10,0 |
III |
2,0 |
|
|
275
При проектировании хвостохранилищ равнинного, пойменного и овражного типов во всех случаях размеры водосбросных coopy-i жений рекомендуется назначать по расчету с учетом аккумулируй ющой способности хвостохранилища. Этот расчет рекомендуется производить графоаналитическим способом. Для расчета этим методом проектировщик должен располагать следующими дан ными: гидрографом паводка; кривой объемов хвостохранилища;? кривой пропускной способности водослива.
Гидрограф паводка строится по следующим формулам:
Q, = ( '„ «
где Q x — расход на подъеме через х единиц времени после начала подъема, м3/с; Qz — расход на спаде через z единиц времени после пика, м3/с; Qinax — максимальный расход паводка; х — помер дня от начала паводка; z — номер дня после пика; t — продолжи-1 тольность подъема, сут; — продолжительность спада, сут; т и п — показатели степени парабол подъема и спада, а также продолжительность спада, принимаются по рекомендациям [48]. Расчет аккумулирования паводка хвостохранилищем при за данных величинах отверстий в водоприемниках и при заданной максимальной пропускной способности водосбросного коллек тора, а также при заданной величине отверстия автоматического водослива производится по построенному гидрографу (рис. 127). Весь гидрограф разделен на ряд равных интервалов по времени и за эти отрезки времени определяется приток. Расчет ведется в порядке, рекомендуемом специальными руководствами [48, 49].
276
Указанным расчетом рассчитывают значение максимального расхода при заданных размерах отверстий водосбросных соору жений и весь режимдповышсния и понижения уровней в хвостохранилище, определяющий необходимую аккумулирующую ем кость и, следовательно, необходимое повышение отметки гребня плотины над НПГ. Расчет в общем случае необходимо производить на оба гидрографа: дождевой и снеговой.
Внекоторых случаях, по условиям осветления хвостовых вод, и в периоды пропуска паводков не допускается значительное повышение толщины переливающегося слоя через водопропуск ные отверстия. При этом последние рассчитываются на пропуск расхода осветленной воды плюс некоторый запас на выпуск акку мулированного хвостохранилищем объема паводка. В указанных случаях аккумулирующий объем отстойного пруда должен быть равен объему минимум одного паводка, а при большой их частотеобъему двух паводков.
Вряде случаев проектирования сложных хвостохранилищ, особенпо на горных реках, вопрос о расчетном паводке имеет первенствующее значение. Приходится учитывать неравномер ность прохождения паводков в различных сечениях рек, об условленную завалами крупных наносов. Часто приходится также разрабатывать мероприятия по борьбе с селями. В таких случаях рекомендуется передавать разработку вопросов стока специали зированным организациям.
Задача |
гидравлического |
расчета подводящего |
канала |
со |
стоит в |
определении по |
заданному расходу |
и уклону |
се |
чения канала. Величина уклона дна канала определяет среднюю скорость движения воды по каналу. Скорость должна быть такой, чтобы не было размыва дна и стенок канала, и величину ее над лежит назначать в зависимости от вида грунтов, слагающих стенки и дно канала. В необходимых случаях для повышения скорости в целях уменьшения объемов земляных работ следует проектиро вать крепления стенок и дна канала. В тех случаях, когда канал является карьером для устройства плотины, его можно делать достаточно широким для обеспечения любой малой допустимой скорости. Величины допускаемых скоростей рекомендуется при нимать но действующим нормам.
Заложения откосов стенок каналов назначаются в зависи мости от вида и свойств грунтов, слагающих дно и стенки канала. Наиболее часто назначаются величины откосов канала 1 : 1 , 5 ч-
Ч- 1 : 2,5.
Гидравлический расчет каналов производится по формуле Шези.
Указанный тип водопропускных сооружений называется водосбросом автоматического действия.
Он устраивается без применения щитовых заграждений и на чинает работать, как только уровень воды в пруде поднимется выше НПГ.
277
Иногда устраиваются и водосбросы с устройством на канале щитовых разборных заграждений. В этих случаях может аккуму лироваться весь объем паводка путем заграждения отверстий щитами. Поднятый (в результате аккумулирования паводка) горизонт воды затем постепенно срабатывается в результате соот ветствующих открытий щитов или разборки шандор, перекрыва ющих (перегораживающих) канал. Можно также регулировать режим подъема горизонтов в пруде и в период прохождения паводков путем соответствующих манипуляций со щитовыми заграждениями.
Каналы рекомендуется устраивать, как правило, призмати ческими, т. с. с постоянным сечением по длине.
Перепады и быстротоки устраиваются обычно из дерева, камня и бетона, а иногда из хвороста и фашин. На рис. 128 пред ставлен тип каменно-бетонного перепада-быстротока.
Поперечное сечение перепадов проектируется, как правило, прямоугольной формы. Желательно, чтобы высоты всех ступеней перепадов были одинаковыми. Последняя ступень может отли чаться от других в связи с особенностями ее сопряжения с таль вегом естественного русла. Гидравлический расчет перепада производится по указаниям специальных руководств [49, 50].
Входная часть быстротоков проектируется обычно трапеце идального сечения с горизонтальным дном и имеет длину от 4 до 6 м. Порог входной части, как правило, возвышается над дном подводящего канала на 0,5 м. Ширина входной части всегда меньше, чем ширина подводящего канала. Сопряжение их произ
водится |
сужающейся воронкой с обратным |
уклоном дна. Дно |
и откосы |
воронки должны быть закреплены |
[49]. |
По условиям простоты производства работ рекомендуется устраивать лотки быстротоков постоянной ширины. Сечение лотков следует принимать таким же, как и сечение входной части. Стенки лотка и подводящей части укрепляются на высоту, пре вышающую максимальные уровни воды на 0,5 м. На этих отмет ках устраивается берма шириной 1,5—2 м [49].
Для гашения энергии в конце быстротока, в сопряжении его с естественным руслом балки, устраивается водобойный колодец. Иногда это сопряжение можно устраивать в виде консольного перепада. Оси водобойного колодца и тальвега балки блиэки к взаимно перпендикулярным. В этом случае за колодцем не устраивается отводящего канала. При наличии последнего ось его располагается под острым углом к оси тальвега. Сопряжение водобойного колодца и отводящего канала осуществляется путем, устройства переходного участка канала, имеющего в плане вид расширяющейся воронки. В связи с тем что скорости в пределах воронки больше, чем в отводящем канале, стенки и дно ее должны иметь крепления более надежные, чем крепления обычного канала.
На рис. 129 показана конструкция бетонного или бутобетон ного быстротока [49].
278
Рис. 128. Каменно-бетонный перепад-быстроток
Рис. 129. Тин конструкции бетонного или бутобетониого быстротока с падением 11 м для расхода Q — 43 м3/сек;
1 — кр еп л ен и е |
м естн ы м м а те р и а л о м ; 2 — к о н с т р у к т и в н ы е ш в ы ч е р е з 10 м |
п о д л и н е л о т к а ; |
3 — |
ф и л ьтр ац и он н ы е о т в е р ст и я |
— |
м ета л л и |
ч е с к и е т р у б к и |
d = 2 ,5 — 3 см ; 4 — о б р а т н ы й ф и л ьтр ; 5 — у т р а м б о в а н н ы й |
гр а в и й сл о е м 5 |
см |
с за л и в к о й р а с т в о р о м ; в |
— |
к а м ен н а я |
н а б р о с к а |
|
|
|
|
|
|
Порядок и содержание гидравлического расчета быстротоков приводятся в соответствующих руководствах [49]. Водосливные отверстия водоприемных колодцев шахтного типа следует рассчи тывать по указаниям технических условий и норм проектирования гидротехнических сооружений, составленных ВНИИГ [51].
2. Раскладка хвостов по крупности в хвостохранилище и их физико механические свойства
При намыве дамбы обвалования намывного хвостохранилища (плотины) сброс хвостовой пульпы производится с ее гребня. При этом при движении пульпы происходит классификация частиц хвостов по крупности. Сначала откладываются частицы наиболь шей крупности и наибольшей плотности. Они обладают наиболь шими характеристиками прочности. Этот слой хвостов быстро консолидируется и набирает прочность. Именно физико-механи ческие свойства этого слоя хвостов в основном определяют Сте пень устойчивости низового откоса хвостохранилища. Далее по верховому откосу хвостохранилища откладываются более мелкие частицы хвостов.
Самые мелкие частицы хвостов выпадают на дно хвостохрани лища в водном бассейне, в наибольшем удалении от гребня дамбы обвалования (места сброса хвостовой пульпы). В результате указанного процесса классификации хвостов по крупности можно дамбу обвалования представить как состоящую из нескольких слоев, каждый из которых обладает своими физико-механичес кими свойствами.
При намыве плотины хвостохранилища на ручье Дара-Зами были отобраны три образца: I — у гребня плотины, II — у уреза воды хвостохранилища, примыкающего к плотине, и III — у уреза воды хвостохранилища в наибольшем удалении от плотины.
Гранулометрический состав и другие свойства указанных проб хвостов показаны в табл. 45 (цифры без скобок) *, из которой видно, что классификация частиц хвостов по крупности по длине верхового откоса имеет место. Соответственно этой классификации изменяются и строительные свойства хвостов: их плотность, деформируемость (компрессионная способность, коэффициенты фильтрации) и прочность, оцениваемая значениями угла внутрен него трения ср и силы сцепления С.
Частицы хвостов, выпавшие на верховой откос в процессе дви жения пульпы, сначала образуют рыхлые водонасыщенные отло жения, обладающие малой прочностью (сопротивляемостью сдвигу). Постепенно эти частицы, вследствие проявления при этом
* В 1956 г. на том же Каджаранском хвостохраннлищо были отобраны новые образцы хвостов примерно в тех же местах. Гранулометрический состав этих образцов показан в табл. 45 (цифры в скобках).
280