SU1260521A1 - Способ возведени ограждающих дамб хвостохранилищ на внутренних отвалах горизонтальных месторождений - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к горному делу и может быть использовано при открытой разработке месторождений полезных ископаемых .

Цель изобретени  - сокращение объема транспортных расходов и экономи  трудовых ресурсов.

На фиг. 1 показана обща  схема строительства хвостохранилища; на фиг. 2--12-- последовательность отсыпки внутреннего отвала и возведени  дамб на нем; на фиг. 13- схема отсыпки дамбы; на фиг. 14 - схема конкретного выполнени  способа.

Передовой вскрыщной уступ горизонтального месторождени  отрабатываетс  роторным экскаватором 1. Забойным конвейером 2 вскрышные породы доставл ютс  через наклонный конвейер 3 на магистральный конвейер 4, а затем через перегружатель 5 - на отвальный конвейер 6 и отвалообразователем 7 укладываютс  в отвал . Ширина отвальной заходки равна ширине вскрышной заходки. Выездна  тран- ще  8, предназначенна  дл  транспортировани  добытого полезного ископаемого, уменьшает размеры хвостохралилища по ширине.

Перва  карта чаши хвостохранилиша создаетс  путем возведени  дамб обваловани  и отсечных дамб. При этом отвало- образователь из положени  i производит складирование вскрышных пород нижней отсыпкой вдоль фронта отвальных работ до положени  II

Затем производ т передвижку отвального конвейера и перегружател  в положение III-IV. При этом отвалообразова- тель остаетс  за отвальным конвейером и начинает отсыпать часть дамбы 9 обваловани , поворачива  отвальную консоль от конвейера в сторону, противоположную направлению фронта отвальных работ.

Далее отвалообразователь отсыпает отсечную дамбу 10 и часть дамбы 11 обваловани  и перегон етс  относительно конвейера через проход шириной k между нижней бровкой дамбы 11 обваловани  и отвальным конвейером.

После этого отвалообразователь нижней отсыпкой формирует часть основани  хвостохранилища под дамбу 11 обваловани , затем верхней отсыпкой удлин ет дамбу 11 и, перемеща сь из положени  IV в положение III, продолжает формировать основание хвостохранилища на щирину заходки.

После установки перегружател  в положение , соответствующее положению отвального конвейера V-VII, одновременно с передвижкой последнего отвалообразователь подключаетс  непосредственно к перегружателю и отсыпает участок М дамбы обваловани , формирование которого было невозможно из-за размещени  на нем перегружател  при положении конвейера III - IV. Этот участок невозмодно отсыпать также

5

0

5

0

0

5

0

5

через конвейер в положении V-VI из-за недостаточных линейных параметров отвало- образовател . После установки отвального конвейера в положение V-VI отвалообразователь соедин етс  с ним и через конвейер заканчивает формирование дамбы обваловани , обеспечива  безопасное рассто ние между перегружателем и нижней бровкой дамбы.

В дальнейшем стрела отвалообразова- тел  разворачиваетс  в сторону перемещени  фронта отвальных работ и нижней отсыпкой формирует основание хвостохранилища .

При достижении положени  VI производитс  передвижка отвального конвейера и перегружател  в положение VII-VIII.

Последующее формирование отвала и дабм хвостохранилиш.а производитс  ана- .логично выщеизложенному.

Дл  со.здани  замкнутой емкости (карты ) необходимо сформировать отсечную плотину, отсыпка которой производитс  следующим образом.

Отвалообразователь удлин ет дамбу 11 обваловани  на величину /, равную разности шага передвижки отвального конвейера и рассто ни , необходимого дл  дальнейшего прохода отвалообразовател  между конвейером и нижней бровкой дамбы 11. После этого отвалообразователь, перемеща сь в положение VIII, отсыпает новую заходку, формиру  основание хвостохранилища . При достижении отвалообразователем положени  VIII отвальный конвейер переноситс  на щаг передвижки, Отвалообразователь при этом остаетс  на месте. Затем он подключаетс  к отвальному конвейеру , из положени  IX удлин ет дамбу обваловани  и начинает формировать отсечную дамбу 12. Перемеща сь в положение X, отвалообразователь , заканчива  формирование дамбы 12, образует карту хвостохранилища .

Хвостохранилище возвод т последовательными зонами, включающими работы по формированию оснований и участков дамб.

Разделение возведени  хвостохранилища на зоны при его строительстве вызвано жесткой св зью подвигани  отвального и вскрышного фронтов работ, обусловленной применением технологического оборудовани  непрерывного действи , использование которого делает нецелесообразным раздельное ведение формировани  оснований хвостохранилища и возведени  дамб.

Работы первой зоны возведени  хвостохранилища заканчиванэтс  после формировани  отвалообразователем части дамбы 11. Втора  зона ограничиваетс  окончанием формировани  дамбы 9. Работы второй зоны повтор ютс  при последующих заходках до достижени  необходимой длины карты. Последн   зона завершаетс  формированием отсечной дамбы 12.

Заданную форму и параметры дамб получают путем отсыпки их последовательными вертикальными сло ми при дискретном движении отвалообразовател  в диапазоне скоростей, обратно пропорциональных высоте дамб V f (Я).

Дл  получени  заданной форма сечени  дамбы отвалообразователь отсыпает участок 13 на полную высоту 14 дамбы Яд. При этом образуетс  первоначальна  часть дамбы сечением 15. Исход  из физико- механических св.ойств строительного материала , дл  обеспечени  устойчивости дамб заложени  верхового и низового откосов соответственно равны 1:2 и 1:3. В данном случае угол естественного откоса соответствует углу заложени  верхового откоса.

Дл  получени  необходимого угла заложени  низового откоса отвалообразователь перемещает консоль на рассто ние 16, равное 2Нд-4- Шв, где Шв - ширина 16 дамбы поверху, и отсыпает участок 17 на высоту 18, равную Нд/2, сечением 19.

Далее консоль отвалообразовател  перемещаетс  на рассто ние, равное 2Нд-Шв, и отсыпает участок 20 дамбы сечением 21 до отметки, соответствующей высоте дамбы.

Между высотой дамбы Яд и скоростью перемещени  консоли отвалообразовател  Vn существует функциональна  зависимость

УОчас. ,

S

где фчае.- часова  производительность отвалообразовател , S - площадь сечени , м. Участки 13, 17 и 20 имеют одинаковую длину и отсыпаютс  последователь

ными конусами соответственно со скорост 

ми перемещени  консоли отвалообразовател , V. V2, УЗ. При этом врем  их отсыпки составл ет соответственно ti. t2, ta.

Схема использовани  сооружаемых в процессе производства отвальных работ карт хвостохранилища предусматривает трехлетний цикл: заполнение карты хвостами, консолидаци  пород в теле дамб и основании II карты, строительство III карты.

Отработку месторождени  и строительство хвостохранилища производ т одновре- менно. При этом дамбы возвод т неразрывно с процессом отвалообразовани . Укладка пород в основание хвостохранилища производитс  последовательными конусами с высоты разгрузки 30-35 м. Вскрыщне породы горизонтальных месторождений пред- ставлены, в основном, суглинками и разновидност ми глин. При складировании пород с такой высоты происходит их частичное самоуплотнение, которое составл ет 22% от первоначального объемного веса породы в разрыхленном состо нии. По истечении одного года породы, уложенные в основание хвостохранилища и дамбы, уплотн 

5

5

0

д

5 0

5

ютс  еще на 50-70%, а после трехлетнего периода их уплотнение составл ет 90%.

Поскольку в результате консолидации высота дамб уменьщаетс , в процессе их строительства предусмотрено превышение высоты дамбы, учитвающее величину осадки. Высота отсыпаемой дамбы определ етс  из выражени 

Нд Н д-f ДН, м

где Н х - высота дамбы после консолидации пород, м;

ДН-превышение проектной высоты, учитывающее осадку пород в отвале , м.

Таким образом, плотность пород в теле дамбы и основании хвостохранилища по истечении трехлетнего периода консолидации пород в отвале удовлетвор ет требовани м по устойчивости и противофильтра- ционным свойствам, предъ вл емым к данному {слассу гидротехнических сооружений.

Пример. Месторождение имеет пласт полезного ископаемого мощностью 2 м и наносы мощностью 65 м. Наносы, представленные суглинками и глинами, разрабатывают одновременно трем  уступами: верхним, средним и нижним. Верхний вскрыщной уступ мощностью 20 м отрабатывают роторным экскаватором 22 (ЭРШР 1600X40/7). Вскрышные породы транспортируют конвейерами 23-25 и через перегружатель 26 (ПГ 5000/60) поступают на отвальный конвейер 27, а затем укладывают отвало- образователем 28 (ОШР 5000/95) в отвал.

Средний вскрышной уступ мощностью 15 м отрабатывают роторным комплексом в составе экскватора 29 с системой ленточных конвейеров (ЭР-1250) и отвалообразовател  30 (ОШР 4500/90).

Нижний вскрышной уступ мощностью 30 м отрабатывают по бестранспортной системе с использованием экскаватора 31 (ЭШ-15/90).

Одновременно пласт полезного ископаемого мощностью 2 м отрабатывают экскаватором 32 (ЭКГ-4,6) с погрузкой в автотранспорт .

Рассмотрим работу верхнего вскрыщ- ного комплекса, который предлагаетс  использовать дл  возведени  хвостохранилища . Организаци  работ производитс  следующим образом.

Роторный экскаватор 22 отрабатывает верхний вскрышной уступ высотой 20 м. Ширина вскрышной заходки 70 м, длина фронта отвальных работ 2000 м. Годовое подвигание фронта горных работ 140 м. Таким образом, роторный экскаватор выполн ет две вскрышные за.ходки в год. Объем горной массы за этот период составл ет 5,6 млн. м.

Дл  размещени  годового выхода хвостов необходима емкость 1,5 млн. м. Исход  из

трехлетнего периода заполнени  одной карты хвостохранилища, ее объем составл ет 4,5 млн.м, а длина при годовом про- двигании фронта горных работ 140 м составл ет 420 м. Ширина карты с учетом коэффициента использовани  площадей от- валов составл ет 1500 м. Тогда необходима  высота дамбы дл  размещени  в одной карте трехлетнего объема хвостов составл ет 7 м. С учетом осадки тела дамбы и необходимого превышени  гребн  над уров- нем зашламовани  высота дамбы равна 9 м. Дл  обеспечени  условий безопасности по устойчивости и противофильтрацион- ным свойствам при возведении дамб заложение верхового откоса принимаетс  равным 1:2, а низового - 1:3. Тогда площадь сечени  дамб при ширине поверху 6 м составл ет 256 м , а объем дамб при периметре одной карты 3840 м - 980 тыс. м .

Объем вскрышных пород, укладываемых в основание хвостохранилища нижней отсыпкой , равен разности общего трехлетнего объема пород (16,8 мл.м) и объема дамб (0,98 млн.м) и составл ет 15,82 млн.м Тогда высота основани  хвостохранилиша составл ет 25 м.

Дл  формировани  основани  хвостохранилища отвалообразователь располагаетс  согласно фиг. 2. При этом ширина отвальной заходки равна 70 м, а длина фронта отвальных работ 1500 м.

По достижении отвалообразователем положени  II производ т передвижку отвального конвейера на 70 м в положение III- IV. Отвалообразователь остаетс  на месте. Рассто ние от оси движени  отвалообразо- вател  до конвейера, исход  из длины его приемной консоли, составл ет 54 м.

Подключившись к конвейеру, расположенному в 79 м от верхней бровки основани  хвостохранилии1,а, что соответствует разности суммы линейных параметров прием- ной и отвальной консолей отвалообразова- тел  149 м и ширины заходки, отвалообразователь начинает отсыпать дамбу 9 высотой 9 м. При этом безопасное рассто ние от нижней бровки дамбы до оси конвейера составл ет 5 м. Затем отвальна  кон- соль перемещаетс  в сторону, противоположную направлению фронта отвальных работ.

Дл  получени  заданной формы сечени  дамбы отвалообразователь отсыпает участок 13 длиной 10 м на полную высоту 14 дамбы, равную 9 м. При этом образуетс  первоначальна  часть дамбы сечением 15, равным 162 м. Исход  из физико-механических свойств строительного материала дл  обеспечени  устойчивого состо ни  дамб, заложени  низового и верхового откосов соответственно равны 1:3 и 1:2. В данном случае угол естественного откоса 28° соответствует углу заложени  верхового откоса. Дл . получени  необходимого угла заложени  низового откоса отвалообразователь перемещает консоль на 18 м и отсыпает участок 17 длиной 10 м на высоту 4,5 м сечением 30 м. Далее консоль отвалообра- зовател  перемещаетс  на рассто ние 12 м и отсыпает часть 20 дамбы длиной 10 м сечением 64 м до отметки, соответствующей высоте дамбы. Так как между высотой дамбы Яд и скоростью перемещени  консоли отвалообразовател  У„ существует функциональна  зависимость, причем часова  производительность отвалообразовател  28 равна дчас. 1600 MV4, то участки 13, 17 и 20 отсыпаютс  со скорост ми Vi 9,87; V2 53; УЗ 25 м/ч, при этом врем  отсыпки этих

участков наход т из выражени  , и

оно составл ет ,01; ,2 t3 0,4 ч, где Lj, длина отсыпаемого участка , м; Vif - скорость отсыпки участков, м/ч.

Длину отсыпанного участка дамбы 9 определ ют из выражени 

Е, Шн4- P-f Rnp., м, где Шн - ширина дамбы понизу, IUii 51 м;

Шн ЗНд + Шл + 2Нд м;

Нд - высота дамбы, Нд 9 м;

Шп - щирина дамбы поверху, 6 м;

Р - безопасное рассто ние от нижней бровки откоса дамбы до оси движени  отвалообразовател , Р 15 м;

Rnp. - прин тое рассто ние между ос ми отвалообразовател  и,отвального конвейера , Rnp. 48 м; Rnp. 0,9Кпр.макс.;

Riip.MaKc. - максимальна  длина приемной консоли отвалообразовател , Rnp.MaKc. 54 м.

Тогда 1 114м.

После отсыпки участка дамбы 9 отвалообразователь формирует отсечную дамбу 10 высотой 9 м и длиной 2 1500 м. Параметры дамбы 10 и 9 аналогичны.

В положении IV отвалообразователь отсыпает дамбу 11. Ее длина меньше длины дамбы 9 на величину k, равную 25 м, и составл ет з 90 м. Таким образом, создаетс  проход между нижней бровкой дамбы 11 и осью отвального конвейера в положении III-IV. На этом завершаетс  фор.миро- вание первой зоны карты хвостохранилища. После этого отвалообразователь начинает отсыпать нижней отсыпкой новую отвальную заходку шириной 70 м, формиру  основание хвостохранилища. С этого же положени  верхней отсыпкой отвалообразователь формирует дамбу 11, удлин   ее на величину Е4, равную

Ц fe-f- Rnp.макс.-)- RoTB.MaKC. g, М.

где k - Проход между нижней бровкой дамбы 11 и отвальным конвейером, fe 25 м;

Ноте макс-максимальна  длина отвальной консоли , RorB.MaKc. 95 м;

g - безопасное рассто ние от нижней бровки дамбы 11 до основани  хвос- тохранилища, g 6 м.

Тогда 4 168 м.

По достижении положени  III отвало- образователь остаетс  на месте, а перегружатель перемещаетс  в положение, соответствующее положению отвального конвейера V-VI. Одновременно с передвижкой отвального конвейера отвалообразователь подключаетс  к перегружателю и отсыпает часть участка fs дамбы 9 длиной 40 м.

Величина отсыпаемого участка длиной 40 м обусловлена тем, что его формирование при работе отвалообразовател  через конвейер в положении V-VI невозможно из-за его недостаточных линейных параметров .

После установки конвейера в положение V-VI отвалообразователь перемещаетс  и соедин етс  с конвейером.

Из этого положени  через конвейер он отсыпает вторую часть участка ES дамбы 9 длиной 30 м, оставл   безопасное рассто ние между нижней бровкой дамбы 9 и конвейером 5 м. Таким образом, дамба 9 увеличена на 70 м, что обусловливает завер- щение формировани  первой части второй зо- ны карты хвостохранилища.

Далее выполн ют три аналогичных цикла перемещени  отвалообразовател , каждый из которых включает нижнюю отсыпку отвальной заходки по формированию основани  хвостохранилища и удлинение дамб 9 и 11 на 70 м за цикл.

По достижении положени  отвального конвейера V-VI отвалообразователь из положени  V отсыпает очередную отвальную заходку щириной 70 м до положе

ни  VI. Затем передвигают отвальный конвейер в положение VII-VIII, и отсыпают дамбу 11 длиной 45 м. Уменьщение длины отсыпки дамбы 11 обеспечивает после передвижки конвейера в положение IX-X создание прохода дл  отвалообразовател  между нижней бровкой дамбы 11 и конвейером шириной k, равной 25 м.

Далее отвалообразователь, перемеща сь из положени  VII в положение VIII, отсыпает новую отвальную заходку. По достижении положени  VIII отвальный конвейер и перегружатель передвигают в положение IX-X, отвалообразователь остаетс  на месте, подключаетс  к отвальному конвейеру и удлин ет дамбу 9 на величину 1б, равную

и 2Шз, м,

где Шз - щирина заходки при формировании основани  хвостохранилища, Шз 70 м.

Тогда Еб 140 м.

По заверщении формировани  дамбы 9 отвалообразователь начинает отсыпать отсечную дамбу 12 длиной 1500 м, гребень которой находитс  на удалении z от оси отвального конвейера

2 Нпр,махс.1 R°., М,

где ROTB. - рассто ние от оси движени  отвалообразовател  до середины гребн  дамбы, обеспечивающее получение необходимой длины карты , Rot6 82 м. Тогда Z 136 м.

На этом заверщаетс  формирование третьей зоны карты хвостохранилища. Таким образом, создаетс  карта с линейными параметрами 1500Х 420 м, полезной емкостью 4,5 млн.м.

5

4

Риг. 2

Фиг. 4

11

w

0иг.5

Ч

/J I . /

W

/

/

/

10

9 5 7 L

9иг.6

/7

в 7

Фи.г.7

11

/

Направление фронта

отвальных 10

10

./ 5/Е

Фиг. 8

11

/

5 Фиг.10

У

I i и I М

Фиг.11

/

11

1

Фиг. 12

/7. ., ,5,5 Л

95иг. /J

30

рLL

зг

25

28

27

23

-Э

I , I I I . I. I ,J , I I I , I . I , M , I, I, LM

2S

фуг.; 25

2ii

Составитель В. Тычина

Редактор И. РыбченкоТехред И. ВересКорректор Т, Колб

Заказ 5202/28Тираж 470Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

Claims (1)

1. СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ ОГРАЖДАЮЩИХ ДАМБ ХВОСТОХРАНИЛИЩ НА ВНУТРЕННИХ ОТВАЛАХ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ, включающий формирование отвалов отвальным оборудование и возведение на них дамб, отличающийся тем, что, с целью сокращения транспортных расходов и экономии трудовых ресурсов при формировании хвостохранилища, дамбы возводят последовательными рядами конусов по ширине дамбы неразрывно с процессом формирования отвалов дискретным движением отвального оборудования в диапазоне скоростей, находящихся в обратно пропорциональной зависимости от высоты отсыпки дамбы.