RU2542146C2 - Method to extend tailing dumps - Google Patents

Abstract

FIELD: construction.

SUBSTANCE: invention is designed for use in hydraulic engineering, in particular, to create dams of tailing dumps in areas with significant anthropogenic load on water facilities. The method includes preparation of the base for the dam and laying of soil material into the dam bank. Soil material is represented by anthropogenic bottom deposits of contaminated water facilities having permissible filtration capacity and sufficient strength according to hydroeconomic calculations. Anthropogenic bottom deposits are previously prepared by dehydration in containers from geotextile material to moisture of 40-50% and compaction under by gravity on a specially prepared site. Afterwards containers with dehydrated residue are delivered to the place of construction by dump trucks and are laid by mobile cranes in layers. The promising direction is usage of this device in areas of far north, since in these areas usually there are no sufficient soil materials suitable for creation of antifiltration elements. Local materials used to fill the dam bank are in permafrost condition and their usage causes significant difficulties. Utilisation of heterogeneous bottom deposits is provided, environmental compatibility and fail-safety of dam operation increase, erected structures are more stable.

EFFECT: reduced filtration losses, timing of construction, minimised complexity and labour intensiveness of works.

Description

Изобретение предназначено для использования в гидротехническом строительстве, в частности для создания дамб хвостохранилищ в районах со значительной техногенной нагрузкой на водные объекты.The invention is intended for use in hydraulic engineering, in particular for the creation of tailings dams in areas with significant anthropogenic pressure on water bodies.

Известен способ наращивания хвостохранилища (патент РФ №2105840, МПК Е02В 7/06, Е02В 1/00, 27.02.1998 г.), включающий возведение по периметру сооружения оградительных дамб из насыпных материалов и устройство защитных экранов на внутренней стороне и в основании наращиваемых дамб из складируемых отходов теплоэлектростанций. В качестве защитных экранов, возводимых на внутренней стороне и в основании наращиваемых дамб, используют тонкодисперсные золошлаковые отходы теплоэлектростанций и углеобогатительных фабрик, транспортируемые гидравлическим способом. A known method of increasing tailings (RF patent No. 2105840, IPC ЕВВ 7/06, ЕВВ 1/00, 02/27/1998), including the construction along the perimeter of the construction of protective dams from bulk materials and the installation of protective screens on the inside and at the base of the stacked dams from stored wastes of thermal power plants. As protective shields erected on the inside and at the base of the stacked dams, fine-dispersed ash and slag waste of thermal power plants and coal processing plants are used, transported hydraulically.

Недостатками способа являются использование отходов определенного производства и их ограниченное количество в непосредственной близости от места строительства гидротехнического сооружения, необходимость транспортировки привозных насыпных материалов и устройства карьера с соответствующим грунтом, выполнения большого объема автомобильных перевозок, что обусловливает длительные сроки строительства дамбы.The disadvantages of the method are the use of wastes of a certain production and their limited amount in the immediate vicinity of the construction site of the hydraulic structure, the need to transport imported bulk materials and quarry equipment with appropriate soil, to carry out a large volume of road transport, which leads to long construction periods of the dam.

Известен способ создания намывных плотин из естественных минеральных грунтов (СНиП 2.06.05-84^* «Плотины из грунтовых материалов», п. 3, 17.09.1990 г.), где в качестве конструктивных материалов используют суглинки, супеси, а также гравийные, галечниковые и лессовидные грунты при соответствующем технико-экономическом обосновании, при этом супеси и лессовидные суглинки следует использовать для намыва однородных плотин, а также для намыва центральной слабоводопроницаемой зоны неоднородных плотин, гравийно-галечниковые грунты - для намыва боковых зон этих плотин. A known method of creating alluvial dams from natural mineral soils (SNiP 2.06.05-84 ^* "Dams from soil materials", p. 3, 09/17/1990), where loam, sandy loam, as well as gravel, pebble, are used as structural materials and loesslike soils with the appropriate feasibility study, while loamy sand and loesslike loams should be used for washing homogeneous dams, as well as for washing the central weakly permeable zone of inhomogeneous dams, gravel and pebble soils for washing the side zones these dams.

Недостатками изобретения являются необходимость устройства карьеров соответствующих грунтов, их частое отсутствие в районе строительства гидротехнических сооружений, а также необходимость последующей рекультивации нарушенных земель на территории изъятия грунтов.The disadvantages of the invention are the need for the device quarries of the corresponding soils, their frequent absence in the area of construction of hydraulic structures, as well as the need for subsequent reclamation of disturbed lands in the territory of soil removal.

Известен способ создания плотин (Гидротехнические сооружения. Справочник проектировщика / Под ред. В.П. Недриги. М.: Стройиздат, 1983. Стр. 515 и 516), где в качестве конструктивных материалов используют твердые фракции складируемых отходов (хвостов, шламов), физико-механические свойства которых позволяют обеспечить требуемую низкую проницаемость тела плотины и устойчивость ее откосов на протяжении всего срока службы накопителя. A known method of creating dams (Hydrotechnical structures. Designer Guide / Ed. By V.P. Nedrigi. M .: Stroyizdat, 1983. Pages 515 and 516), where solid fractions of stored waste (tailings, sludges) are used as structural materials, the physical and mechanical properties of which make it possible to provide the required low permeability of the dam body and the stability of its slopes throughout the entire life of the drive.

Недостатками являются недостаточная защищенность от пыления внешних откосов дамб, сложность возведения устойчивых дамб при высоком содержании глинистых частиц и значительные фильтрационные потери.The disadvantages are insufficient protection against dusting of the external slopes of the dams, the difficulty of building stable dams with a high content of clay particles and significant filtration losses.

Известен способ создания дамб и других насыпных сооружений (патент РФ №2275461, опубл. 27.04.2006 г.), принятый за прототип, включающий подготовку основания под дамбу, отсыпку грунтового материала в тело дамбы и его уплотнение, отличающийся тем, что в качестве грунтового материала используют шлам, взятый из шламохранилища отходов алюминиевого производства и состоящий из смеси пыли электрофильтров и хвостов газоочистки и флотации, который подготавливают путем обезвоживания до влажности 0,4-0,5, после чего названный материал при укладке уплотняют до пористости не более 0,6. A known method of creating dams and other bulk structures (RF patent No. 2275461, publ. 04/27/2006), adopted as a prototype, including the preparation of the base under the dam, dumping soil material into the body of the dam and its compaction, characterized in that as soil the material used is sludge taken from the aluminum sludge waste dump and consisting of a mixture of dust from electrostatic precipitators and tailings of gas treatment and flotation, which is prepared by dehydration to a moisture content of 0.4-0.5, after which the said material is compacted to porosity of not more than 0.6.

Недостатки способа заключаются в трудоемкости и сложности ведения работ, во временном выводе из эксплуатации отдельных участков хвостохранилища и в ограниченном количестве отходов алюминиевого производства.The disadvantages of the method are the complexity and complexity of the work, in the temporary decommissioning of individual sections of the tailings and in a limited amount of aluminum waste.

Техническим результатом изобретения является утилизация разнородных техногенных донных отложений, повышение экологичности и безаварийности эксплуатации дамб, устойчивости возводимых сооружений, снижение фильтрационных потерь, сроков строительства, сведение к минимуму сложности и трудоемкости ведения работ.The technical result of the invention is the utilization of heterogeneous technogenic bottom sediments, increasing the environmental friendliness and trouble-free operation of dams, the stability of constructed structures, reducing filtration losses, construction time, minimizing the complexity and complexity of the work.

Технический результат достигается тем, что в качестве грунтового материала используют техногенные донные отложения водных объектов, обладающие допустимой по водохозяйственным расчетам фильтрационной способностью и достаточной прочностью, которые предварительно обезвоживаются в контейнерах из геотекстильного материала до влажности 40-50% и уплотняются под действием собственного веса на специально подготовленной площадке, после чего осуществляют доставку контейнеров с обезвоженным осадком к месту строительства автосамосвалами и укладку автокранами контейнеров послойно.The technical result is achieved by using technogenic bottom sediments of water bodies as a soil material, having filtration capacity acceptable by water management calculations and sufficient strength, which are pre-dehydrated in containers of geotextile material to a moisture content of 40-50% and compacted under special weight prepared site, after which containers with dehydrated sludge are delivered to the construction site with dump trucks and adku truck cranes layered containers.

Геотекстильный материал контейнеров состоит из пленочных нитей полипропилена достаточно высокой плотности, обладающих малым удлинением, высокой прочностью, уникальной удерживающей способностью и устойчивостью к биологическому и химическому воздействию, водной и ветровой эрозии, стойкостью к ползучести, воздействию низких температур, ультрафиолета.The geotextile material of containers consists of polypropylene film threads of a sufficiently high density, which have low elongation, high strength, unique holding ability and resistance to biological and chemical effects, water and wind erosion, creep resistance, low temperatures, ultraviolet radiation.

Способ включает в себя подготовку материала для создания дамбы хвостохранилища, его доставку и укладку в сооружение.The method includes preparing material for creating a tailings dam, its delivery and laying in the structure.

1 этап. Подъем обводненной пульпы со дна водоема с использованием земснаряда и закачка насосной станцией в фильтрующий геотекстильный контейнер. В зависимости от плотности донных отложений производится расчет оптимального размера контейнера, который позволит обеспечить минимальные трудозатраты при погрузке, транспортировке и укладке. В среднем высота контейнера составляет 1-1,5 м, ширина 2-2,5 м, длина 2,5-5 м. Далее происходит первичное обезвоживание, состоящее в том, что через стенки контейнера отфильтровывается механически чистая вода и отводится в водоем, а твердые частицы удерживаются внутри. Затем следует стадия глубокого обезвоживания, заключающаяся в том, что осадок, закаченный в геотекстильные контейнеры, продолжает обезвоживаться благодаря хорошей светопоглощающей способности геотекстиля и испарению через большую площадь поверхности контейнера. Оптимальный результат глубокого обезвоживания достигается через год, так как при промораживании осадка меняется его структура и происходит отделение остаточной влаги. Кроме того, контейнер не впитывает атмосферные осадки, и осадок не подвергается повторному обводнению. Обезвоживание данным способом позволяет получить материал влажностью 0,4-0,5, который обеспечивает достаточную несущую способность для последующего использования.Stage 1. Raising waterlogged pulp from the bottom of a pond using a dredger and pumping a pump station into a filter geotextile container. Depending on the density of bottom sediments, the optimal container size is calculated, which will ensure minimal labor costs during loading, transportation and laying. On average, the height of the container is 1-1.5 m, width 2-2.5 m, length 2.5-5 m. Next, primary dehydration occurs, consisting in the fact that mechanically clean water is filtered through the container walls and discharged into the reservoir, and solid particles are held inside. This is followed by the stage of deep dehydration, in which the sludge pumped into geotextile containers continues to be dehydrated due to the good light-absorbing ability of the geotextile and evaporation through a large surface area of the container. The optimal result of deep dehydration is achieved in a year, since when the sediment is frozen, its structure changes and residual moisture is separated. In addition, the container does not absorb precipitation, and the sediment is not re-flooded. Dehydration by this method allows to obtain a material with a moisture content of 0.4-0.5, which provides sufficient bearing capacity for subsequent use.

2 этап. Консолидация донных отложений заключается в складировании контейнеров друг на друга послойно на специально подготовленной производственной площадке, выполняющей две основные функции: дренаж и централизованный водоотвод, на протяжении всех стадий подготовки, которая позволяет получить готовый материал.2 stage. Consolidation of bottom sediments consists in storing containers on top of each other in layers at a specially prepared production site that performs two main functions: drainage and centralized drainage, throughout all stages of preparation, which allows you to get the finished material.

3 этап. Транспортировка готового материала до места строительства дамбы хвостохранилища. Доставку контейнеров с обезвоженным осадком осуществляют путем их погрузки автокранами в автосамосвалы и транспортировкой к обозначенному месту.3 stage. Transportation of the finished material to the construction site of the tailings dam. The containers with dehydrated sludge are delivered by loading them with truck cranes into dump trucks and transporting them to the designated place.

4 этап. Укладка контейнеров в сооружение автокранами послойно.4th stage. Laying containers in the construction of truck cranes in layers.

Наиболее благоприятным периодом для проведения работ является сезон весеннего половодья. В это время расход воды увеличивается, тем самым снижая риск возникновения гидрохимического потока загрязнения взвешенными веществами, что в комплексе с использованием специализированного земснаряда, оснащенного специальной шнековой насадкой для избежания излишней взмучиваемости, сведет к минимуму загрязнение поверхностных вод при проведении работ.The most favorable period for work is the spring flood season. At this time, water consumption increases, thereby reducing the risk of a hydrochemical flow of pollution by suspended solids, which, combined with the use of a specialized dredger equipped with a special screw nozzle to avoid excessive volatility, will minimize surface water pollution during work.

Пример. Для очистки загрязненных водных объектов в зоне воздействия горно-добывающего и перерабатывающего комбината использовался специализированный земснаряд, оборудованный шламовым насосом с производительностью до 400 м³/час и оснащенный перемешивателем для взрыхления осевшего грунта шнековым рыхлителем. Работа выбранного земснаряда обеспечивала высокую скорость проведения работ, равномерную зачистку дна водоема, минимальную взмучиваемость ила, высокую точностью снятия слоя донных отложений. Площадь ведения работ составила 8000 м². Толщина слоя, подлежащая разработке b=0,4 м. Плотность донных отложений 2,3 г/см³. Характеристика места ведения работ, необходимость дальнейшей транспортировки контейнеров и отсутствие больших территорий для их размещения обусловила выбор следующих размеров контейнеров: длина (1) 2,5 м, ширина (b) 2 м, высота (h) 1 м.Example. A specialized dredger equipped with a slurry pump with a capacity of up to 400 m ³ / h and equipped with a mixer for loosening the settled soil with a screw cultivator was used to clean contaminated water bodies in the impact zone of the mining and processing plant. The operation of the selected dredger ensured a high speed of work, uniform cleaning of the bottom of the reservoir, minimal volatility of the sludge, and high accuracy of removing the layer of bottom sediments. The area of work amounted to 8000 m ² . The layer thickness to be developed is b = 0.4 m. The density of bottom sediments is 2.3 g / cm ³ . The characteristics of the place of work, the need for further transportation of containers and the lack of large territories for their location led to the choice of the following container sizes: length (1) 2.5 m, width (b) 2 m, height (h) 1 m.

Технические характеристики контейнеров позволяют складывать их друг на друга, при этом площади занимаемых земель сокращаются в несколько раз. На выбранной площадке временного складирования контейнеров предполагалось формирование дренажной сети из пластиковых желобов. Для последующей погрузки и транспортировки контейнеров на дамбу хвостохранилища с целью ее наращивания использовались автокран грузоподъемностью 25 т и самосвалы грузоподъемностью 110 т, имеющиеся на базе предприятия, что предотвратило появление значительных капитальных затрат и упростило ведение работ. Выбранные параметры оборудования обеспечили перевозку автосамосвалом до 5 контейнеров одновременно. Количество автосамосвалов, необходимых для обслуживания автокрана, равно 6.The technical characteristics of the containers allow them to be stacked on top of each other, while the area of occupied land is reduced several times. At the selected site for temporary storage of containers, it was supposed to form a drainage network of plastic gutters. For the subsequent loading and transportation of containers to the tailings dam for the purpose of building it, we used a truck crane with a lifting capacity of 25 tons and dump trucks with a carrying capacity of 110 tons, available at the enterprise, which prevented the occurrence of significant capital costs and simplified the work. The selected equipment parameters ensured transportation of up to 5 containers at a time by a dump truck. The number of dump trucks required to service the truck crane is 6.

Перспективным направлением является использование данного способа в районах крайнего севера, так как на этих территориях, как правило, отсутствуют в достаточном количестве грунтовые материалы, пригодные для создания противофильтрационных элементов. Местные материалы, используемые для отсыпки тела дамбы, находятся в многолетнемерзлом состоянии и их использование вызывает значительную трудность.A promising direction is the use of this method in areas of the far north, since in these territories, as a rule, there are not enough soil materials suitable for creating anti-filter elements. Local materials used for dumping the body of the dam are in a permafrost state and their use causes considerable difficulty.

Claims (1)

Способ наращивания хвостохранилищ, включающий подготовку основания под дамбу и укладку грунтового материала в тело дамбы, отличающийся тем, что в качестве грунтового материала используют техногенные донные отложения водных объектов, обладающие допустимой по водохозяйственным расчетам фильтрационной способностью и достаточной прочностью, которые предварительно обезвоживаются в контейнерах из геотекстильного материала до влажности 40-50% и уплотняются под действием собственного веса на специально подготовленной площадке, после чего осуществляют доставку контейнеров с обезвоженным осадком к месту строительства автосамосвалами и укладку автокранами контейнеров послойно. A method for building tailings, including preparing the base under the dam and laying the soil material in the dam body, characterized in that technogenic bottom sediments of water bodies that have filtration capacity acceptable by water management and sufficient strength that are pre-dehydrated in geotextile containers are used as soil material material to a moisture content of 40-50% and compacted under the influence of its own weight on a specially prepared site, after which suschestvlyayut shipping containers of dewatered sludge to the construction site dump truck cranes and stacking layers of containers.