RU2198258C2

RU2198258C2 - Single-stage dike of tailing dump

Info

Publication number: RU2198258C2
Application number: RU2001102661/03A
Authority: RU
Inventors: А.Ю. Макеев; В.Г. Зотеев
Original assignee: Макеев Александр Юрьевич
Priority date: 2001-01-30
Filing date: 2001-01-30
Publication date: 2003-02-10

Abstract

FIELD: mining industry, construction of tailing dumps for storage of waste of enrichment plants. SUBSTANCE: technical result of invention lies in formation of single-stage dike which embankment despite inhomogeneity of ground material presents integral structure together with base and excludes risk of emergence of hydrodynamic accidents when tailing dump is filled up with waste to calculated level. Proposed single-stage dike of tailing dump includes embankment made of horizontal layers of ground material of trapezoidal cross-section limited by crest on top, by base ground on bottom and by inclined planes of upper and lower slopes on sides and forming jointly with base ground man-made storage with capacity for keeping waste of enrichment plants transported in the form of pulp. Horizontal layers are laid in embankment with compaction up to filtration coefficient equal to or less than 1•10^-3 m/day. Resistance to displacement of embankment along base ground under action of hydrostatic and hydrodynamic forces created by head of waste stored to level of open surface of pond-settling basin amounts to tgφ₀S_csa•γ_g.m≥(h

\binom{max}{h}

)²γ_wK_a.c, where S_csa is cross-section area of embankment; φ_o is friction angle; γ_g.m and γ_w are volume weights of ground material and water; h

\binom{max}{h}

is maximum height of head; K_a.c is assurance coefficient. Level of crest of embankment in this case is at least one meter higher than level of open surface of pond-settling basin at maximum of flooding level and parameters of cross-section of embankment are determined in correspondence with relief of base and its slope. EFFECT: prevented risk of emergence of hydrodynamic accidents when tailing dump is filled up to calculated level. 1 dwg

Description

Изобретение относится к области горнодобывающей промышленности и может быть использовано при строительстве хвостохранилищ для складирования отходов обогатительных фабрик. The invention relates to the field of mining and can be used in the construction of tailings for the storage of waste from processing plants.

Известна земляная насыпная плотина, которая создается с механическим уплотнением (Справочник проектировщика. Гидротехнические сооружения. М., Стройиздат, 1983, с.162). Known earthen bulk dam, which is created with a mechanical seal (Reference designer. Hydraulic structures. M., Stroyizdat, 1983, s).

Недостатком данной насыпной плотины являются неконтролируемые уплотнение и, соответственно, коэффициенты фильтрации грунтов, формирующих плотину. The disadvantage of this bulk dam is uncontrolled compaction and, accordingly, the filtration coefficients of the soils forming the dam.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является одноярусная дамба хвостохранилища, содержащая насыпь из горизонтальных слоев грунтового материала трапециевидного поперечного сечения, ограниченную сверху гребнем, снизу - грунтами основания, а с боков - наклонными плоскостями верхового и низового откосов, образующую совместно с грунтами основания искусственный накопитель с емкостью для складирования отходов обогатительных фабрик, транспортируемых в виде пульпы, для строительства которой применяют различные грунты и твердые фракции складируемых отходов обогащения, физико-механические свойства которых позволяют обеспечить требуемую низкую проницаемость тела дамбы и устойчивость ее откосов на протяжении всего срока службы накопителя. Дамбу возводят в две очереди. Сначала возводят первичную плотину из малопроницаемого грунта. Затем на протяжении всего времени работы хвостохранилища наращивают эту дамбу с низовой стороны с использованием твердых фракций складируемых отходов обогащения. (Справочник проектировщика. Гидротехнические сооружения. М., Стройиздат, 1983, с. 515). The closest in technical essence and the achieved result is a single-tier dam of the tailing dump, containing an embankment of horizontal layers of soil material of a trapezoidal cross section, bounded from above by a crest, from below by foundation soils, and from the sides by inclined planes of upward and downward slopes, which forms artificial together with the foundation soils a drive with a capacity for storing waste from enrichment plants transported in the form of pulp, for the construction of which various soil and solid fractions of the stored enrichment waste, the physicomechanical properties of which provide the required low permeability of the dam body and the stability of its slopes throughout the life of the drive. The dam is built in two stages. First, a primary dam is constructed from impenetrable soil. Then, throughout the entire period of the tailings operation, this dam is built up from the bottom using solid fractions of the stored enrichment waste. (Reference designer. Hydrotechnical structures. M., Stroyizdat, 1983, S. 515).

Недостатком данной одноярусной дамбы хвостохранилища является то, что она возводится в две очереди грунтом с различными физико-механическими свойствами и без уплотнения. The disadvantage of this single-tier dam of the tailing dump is that it is erected in two stages with soil with different physical and mechanical properties and without compaction.

Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является создание дамбы с использованием типового строительного и горного оборудования и технологий, обеспечивающих ее устойчивость при максимальном заполнении хвостохранилища, и выполнение нормативных требований по охране окружающей среды вокруг хвостохранилища. The problem to which this invention is directed is to create a dam using typical construction and mining equipment and technologies to ensure its stability at maximum filling of the tailings, and to comply with regulatory requirements for environmental protection around the tailings.

Достигаемый при этом технический результат состоит в создании одноярусной дамбы, насыпь которой, несмотря на неоднородность грунтового материала, составит целостную конструкцию вместе с основанием и исключит риск возникновения гидродинамических аварий при складировании отходов с заполнением хвостохранилища до расчетного уровня. The technical result achieved in this case consists in the creation of a single-tier dam, the embankment of which, despite the heterogeneity of the soil material, will make up an integral structure together with the base and eliminate the risk of hydrodynamic accidents during storage of waste with filling the tailing dump to the calculated level.

Указанный технический результат достигается тем, что в известной одноярусной дамбе хвостохранилища, содержащей насыпь из горизонтальных слоев грунтового материала трапециевидного поперечного сечения, ограниченную сверху гребнем, снизу - грунтами основания, а с боков - наклонными плоскостями верхового и низового откосов, образующую совместно с грунтами основания искусственный накопитель с емкостью для складирования отходов обогатительных фабрик, транспортируемых в виде пульпы, горизонтальные слои грунтового материала уложены в насыпь с уплотнением до коэффициента фильтрации, равного или меньше 1•10^-3 м/сут, причем сопротивление сдвижению насыпи по грунтам основания под действием гидростатических и гидродинамических сил, создаваемых напором складируемых до уровня открытой поверхности прудка-отстойника отходов, составляет
tgφ₀S_д•γ_д≥(h $\binom{max}{в}$ )²γ_вK_з,
где S_д - площадь поперечного сечения насыпи, регулируемая заложением ее откосов, м²;
φ_o - угол трения между насыпью и грунтами основания, град;
γ_д и γ_в - объемный вес грунтового материала в насыпи и воды, соответственно, т/м³;
h_в ^max - максимальная высота напора (разность отметок открытой поверхности прудка-отстойника отходов и основания дамбы), м;
К_з - коэффициент запаса (1,1-1,3);
при этом уровень гребня насыпи выполнен выше уровня открытой поверхности прудка-отстойника отходов на высоту, по меньшей мере на 1 метр превышающую максимальную высоту паводковой волны по прудковой воде, а параметры поперечного сечения насыпи определены в соответствии с рельефом основания и его уклоном.The specified technical result is achieved by the fact that in the well-known single-tier dam of the tailing dump, which contains an embankment of horizontal layers of soil material of a trapezoidal cross-section, bounded above by a ridge, below by soil of the base, and from the sides by inclined planes of the upper and lower slopes, forming together with the soil of the base an artificial drive with a container for storing waste from processing plants transported in the form of pulp, horizontal layers of soil material laid in pumps drink with compaction to a filtration coefficient equal to or less than 1 • 10 ^-3 m / day, and the resistance to movement of the embankment over the soil of the base under the action of hydrostatic and hydrodynamic forces created by the pressure stored to the level of the open surface of the waste settling pond is
tgφ ₀ S _d • γ _d ≥ (h $\binom{max}{in}$ ) ² γ _in K _s ,
where S _d - the cross-sectional area of the embankment, regulated by the laying of its slopes, m ² ;
φ _o - the angle of friction between the embankment and the base soil, deg;
γ _d and γ _in - volumetric weight of soil material in the embankment and water, respectively, t / m ³ ;
h _in ^max - the maximum head height (the difference between the marks of the open surface of the waste settling pond and the base of the dam), m;
To _s - safety factor (1.1-1.3);
the level of the crest of the embankment is made higher than the level of the open surface of the waste settling pond by a height of at least 1 meter higher than the maximum height of the flood wave along the pond water, and the cross section of the embankment is determined in accordance with the relief of the base and its slope.

В данную совокупность включены все признаки, каждый из которых необходим, а все вместе достаточны для достижения указанного технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны. This totality includes all the signs, each of which is necessary, and all together are sufficient to achieve the specified technical result in all cases to which the requested amount of legal protection applies.

Одноярусная дамба хвостохранилища поясняется чертежом, на котором представлен ее поперечный разрез. The one-tier dam of the tailings pond is illustrated by a drawing, which shows its cross section.

Одноярусная дамба хвостохранилища состоит из насыпи 1, выполненной из горизонтальных слоев 2 грунта, уложенных на грунты, слагающие ее основание 3 с уплотнением до коэффициента фильтрации 1•10^-3 м/сут. Насыпь 1 ограничена сверху гребнем 4, с боков - низовым 5 и верховым 6 откосами и снизу - грунтами, слагающими ее основание 3. Сопротивление сдвижению насыпи 1 по грунтам ее основания 3 под действием гидростатических и гидродинамических сил, создаваемых напором намываемых хвостов 7 до уровня открытой поверхности 8 прудка-отстойника 9 отходов, составляет
tgφ₀S_д•γ_д≥(h $\binom{max}{в}$ )²γ_вK_з,
где S_д - площадь поперечного сечения насыпи, регулируемая заложением ее откосов, м²;
φ_o - угол трения между насыпью и грунтами, слагающими ее основание, град;
γ_д и γ_в - объемный вес грунта в насыпи и воды, т/м³;
h_в ^max - максимальная высота напора (разность отметок зеркала прудка и основания насыпи), м;
К_з - коэффициент запаса (1,1-1,3);
При этом уровень гребня 4 насыпи 1 выполнен выше уровня открытой поверхности 8 прудка-отстойника 9 отходов на высоту, по меньшей мере на 1 метр превышающую максимальную высоту паводковой волны по прудковой воде, а параметры поперечного сечения насыпи 1 определены в соответствии с рельефом ее основания 3 и его уклоном.The one-tier dam of the tailing dump consists of embankment 1 made of horizontal soil layers 2 laid on soils composing its base 3 with compaction to a filtration coefficient of 1 • 10 ^-3 m / day. Mound 1 is bounded above by ridge 4, from the sides by lower 5 and upper 6 slopes and from below by soils composing its base 3. Resistance to the displacement of mound 1 along the soils of its base 3 under the influence of hydrostatic and hydrodynamic forces created by the pressure of the washed tailings 7 to the level of open surface 8 of the settling tank 9 waste is
tgφ ₀ S _d • γ _d ≥ (h $\binom{max}{in}$ ) ² γ _in K _s ,
where S _d - the cross-sectional area of the embankment, regulated by the laying of its slopes, m ² ;
φ _o - the angle of friction between the embankment and the soils composing its base, hail;
γ _d and γ _in - volumetric weight of the soil in the embankment and water, t / m ³ ;
h _in ^max - maximum head height (the difference between the marks of the mirror of the pond and the base of the embankment), m;
To _s - safety factor (1.1-1.3);
Moreover, the level of ridge 4 of embankment 1 is made above the level of the open surface 8 of the waste settling pond 9 to a height of at least 1 meter higher than the maximum height of the flood wave along the pond water, and the cross-sectional parameters of embankment 1 are determined in accordance with the relief of its base 3 and its bias.

Насыпь 1 возводят следующим образом. На территории, отведенной под сооружение хвостохранилища, с помощью землеройной техники с учетом рельефа местности проводят необходимые планировочные работы и подготавливают основание для хвостохранилища и в том числе основание под насыпь 1. Насыпь 1 возводят на подготовленном основании по периметру хвостохранилища. Mound 1 is constructed as follows. On the territory allotted for the construction of the tailings, using the earthmoving equipment, taking into account the terrain, carry out the necessary planning work and prepare the foundation for the tailings, including the foundation for embankment 1. Embankment 1 is built on the prepared foundation along the perimeter of the tailings.

Укладку грунтов в насыпь 1 производят горизонтальными слоями 2 с их уплотнением до коэффициента фильтрации 1•10^-3 м/сут. Заданный коэффициент фильтрации достигается следующим образом. После удаления растительного слоя на полосу на 1-2 м шире основания насыпи 1 завозят грунтовый материал (глины, суглинки, супеси, глинистые пески) из расчета создания элементарного слоя толщиной не более 0,3 м, завезенный грунт разравнивают бульдозером до образования ровной поверхности с последующим уплотнением катком, например, ДУ - 30 за счет его 6-8 кратного прохода по одному следу и с перекрытием стыкуемых проходов не менее чем на 0,25-0,30 ширины катка. После укатки отсыпанного слоя на его поверхность вновь отсыпается грунт из расчета создания следующего слоя толщиной не более 0,30 м. Все операции повторяют до достижения насыпью 1 проектной высоты дамбы.Laying soils in embankment 1 is carried out by horizontal layers 2 with their compaction to a filtration coefficient of 1 • 10 ^-3 m / day. The desired filter coefficient is achieved as follows. After the vegetation layer is removed, soil material (clays, loams, sandy loams, clay sands) is imported into the strip 1-2 m wider than the base of embankment 1 in order to create an elementary layer with a thickness of not more than 0.3 m, the imported soil is leveled with a bulldozer to form a flat surface with subsequent compaction with a roller, for example, ДУ - 30 due to its 6-8 multiple passage along one track and with overlapping of joined passages not less than 0.25-0.30 of the width of the roller. After rolling the sprinkled layer onto its surface, soil is again sprinkled on the basis of creating the next layer with a thickness of not more than 0.30 m. All operations are repeated until the embankment reaches 1 design height of the dam.

Контроль за степенью уплотнения осуществляют путем отбора проб из укатанного слоя специальным пробоотборником (возможно использование полевой лаборатории ПЛЛ - 9). Качество уплотнения считается удовлетворительным при плотности скелета, равной и больше 1,60 т/м³, что обеспечивает достижение коэффициента фильтрации 1•10^-3 м/сут.The degree of compaction is controlled by sampling from the rolled layer with a special sampler (it is possible to use the PLL-9 field laboratory). The seal quality is considered satisfactory with a skeleton density equal to and greater than 1.60 t / m ³ , which ensures a filtration coefficient of 1 • 10 ^-3 m / day.

Claims

A single-tier tailing dam containing a mound of horizontal layers of soil material of a trapezoidal cross section, bounded above by a ridge, below by foundation soils, and from the sides by inclined planes of upward and downward slopes, forming together with the foundation soils an artificial storage tank with a capacity for storing waste from enrichment plants, transported in the form of pulp, characterized in that the horizontal layers of soil material are laid in an embankment with compaction to the filtration coefficient equal to or less than 1 • 10 ^-3 m / day, and the resistance to displacement of the embankment on the soil of the base under the action of hydrostatic and hydrodynamic forces created by the pressure stored to the level of the open surface of the waste settling pond is
tgφ ₀ S _d • γ _d ≥ (h

\binom{max}{in}

) ² γ _in K _s ,
where S _d - the cross-sectional area of the embankment, regulated by the laying of its slopes;
φ _o - the angle of friction between the embankment and the soil of the base;
γ _d and γ _in - volumetric weight of soil material in the embankment and water, respectively;
h _in ^max - maximum head height (the difference between the marks of the open surface of the waste pond and the base of the dam);
To _s - safety factor (1.1-1.3),
the level of the crest of the embankment is made higher than the level of the open surface of the waste settling pond by a height of at least 1 m higher than the maximum height of the flood wave along the pond water, and the cross section of the embankment is determined in accordance with the relief of the base and its slope.