Способ возведения намывной техногенной залежи

 

Изобретение относится к области горного дела и может быть использовано при намыве хвостохранилищ обогатительных фабрик. Способ осуществляется следующим образом. Способ возведения намывной техногенной залежи, включающий отсыпку и поярусное наращивание ограждающей и разделительной дамб с образованием внешнего и внутреннего технологического участка пляжа, прокладку магистрального и распределительного пульпопровода, поярусный рассредоточенный намыв хвостов на пляж, отличается тем, что распределительный пульпопровод укладывают на гребне ограждающей дамбы, отсыпку и наращивание разделительной дамбы производят из нефильтрующего глинистого материала с ее расположением перпендикулярно фронту глинистого материала с ее расположением перпендикулярно фронту распространения потока хвостов и на расстоянии от ограждающей дамбы, определяемом по формуле L=H/tgα, где H - высота от подошвы ограждающей дамбы до горизонтальной оси распределительного пульпопровода, м, α- угол естественного откоса хвостов, слагающих конус намыва перед разделительной дамбой, град., при этом ширину основания откоса разделительной дамбы со стороны, противоположной направлению движения потока хвостов, выбирают величиной не менее двух высот разделительной дамбы, ведут намыв хвостов на разделительную дамбу, причем крупных фракций на внешний технологический участок пляжа и мелких фракций на внутренний технологический участок пляжа, производят одновременное наращивание ограждающей дамбы обвалованием крупных фракций песков пляжа намыва предыдущего яруса и разделительной дамбы привозной породы, причем после завершения наращивания очередного яруса ограждающей дамбы распределительный пульпопровод перекладывают на гребень наращенной ограждающей дамбы. Технический результат: повышение эффективности формирования техногенной залежи за счет изменения скоростного режима движения хвостов и сброса частиц мелких фракций с пляжа намыва. 2 ил.

Изобретение относится к области горного дела и может быть использовано при намыве хвостохранилищ обогатительных фабрик.

Известен способ намыва хвостохранилищ, включающий создание дамбы обвалования, прокладку магистрального и контурного пульпопроводов с установкой выпусков и переключателя потока гидросмеси, подачу гидросмеси из выпусков на пляж и заполнение хвостохранилища. Контурный пульпопровод размещают так, чтобы расстояние от него до берега пруда-отстойника было везде одинаково. В месте соединения магистрального и контурного пульпопроводов устанавливают переключатель гидросмеси, а по периметру контурного пульпопровода через равные промежутки устанавливают выпуски с регулирующими задвижками. Заполнение хвостохранилища осуществляют путем слива гидросмеси из первых двух-трех смежных выпусков и так далее, причем расход гидросмеси через каждый из одновременно работающих выпусков поддерживают одинаковым с помощью регулирующих задвижек. В результате, на конец заполнения хвостохранилища, вдоль контурного пульпопровода образуются ленточные участки с ярко выраженной границей между более легкой пустой горной массой и более тяжелыми рудными минералами (1).

Недостатками известного способа являются разубоживание полезного ископаемого и необходимость геологоразведочных работ для доразведки и оконтуривания намытых техногенных залежей.

Известен также способ возведения гидроотвала, включающий отсыпку и поярусное наращивание ограждающей и разделительной дамб, укладку пульпопровода на гребне разделительной дамбы, установку водозаборов и временных водопропускных устройств на разделительной дамбе, последовательное заполнение секций намываемым материалом, причем разделительную дамбу отсыпают параллельно ограждающей дамбе и образуют две секции - внешнюю и внутреннюю, в первую очередь осуществляют намыв внешней секции вдоль дамбы, а воду из внешней секции сбрасывают во внутреннюю секцию по временным водопропускным устройствам, которые ликвидируют после намыва очередного яруса внешней секции (2).

Недостатками известного способа являются слоистость намывных отложений во внешней и внутренней секции, а также отсутствие четкого контура намывной залежи по вертикали и горизонтали.

В известном способе намыва хвостохранилищ осаждение зернистой массы происходит беспрепятственно по всей площади хвостохранилища, надводный намыв сменяется подводным при достижении потоком пульпы уреза воды прудка-отстойника, уровень поверхности которого может значительно изменятся. Вследствие этого складированные пески пляжа намыва имеют слоистую структуру, слои крупнозернистых песков перекрываются тонкодисперсными илами, не содержащими полезного ископаемого. Такая слоистая структура пляжа намыва ведет к разубоживанию кондиционных песков и требует дорогостоящих геологоразведочных работ для оконтуривания намытых техногенных залежей.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности формирования техногенной залежи за счет изменения скоростного режима движения хвостов и сброса частиц мелких фракций с пляжа намыва.

Достигается технический результат способом возведения намывной техногенной залежи, включающем отсыпку и поярусное наращивание ограждающей и разделительной дамб с образованием внешнего и внутреннего технологического участка пляжа, прокладку магистрального и распределительного пульпопровода, поярусный рассредоточенный намыв хвостов на пляж, при этом распределительный пульпопровод укладывают на гребне ограждающей дамбы, производят отсыпку и наращивание разделительной дамбы из нефильтрующего глинистого материала с ее расположением перпендикулярно фронту распространения потока хвостов и на расстоянии от ограждающей дамбы, определяемом по формуле L=H/tgα, где Н - высота от подошвы ограждающей дамбы до горизонтальной оси распределительного пульпопровода, м, α- угол естественного откоса хвостов, слагающих конус намыва перед разделительной дамбой, град, при этом ширину основания откоса разделительной дамбы со стороны, противоположной направлению движения потока хвостов выбирают величиной не менее двух высот разделительной дамбы, ведут намыв хвостов на разделительную дамбу, причем крупных фракций на внешний технологический участок пляжа и мелких фракций на внутренний технологический участок пляжа, производят одновременное наращивание ограждающей дамбы обвалованием крупных фракций песков пляжа намыва предыдущего яруса и разделительной дамбы привозной породой, причем после завершения наращивания очередного яруса ограждающей дамбы распределительный пульпопровод перекладывают на гребень наращенной ограждающей дамбы.

Как известно, гравитационный процесс разделения минеральных частиц, отличающихся плотностью, размером или формой, заключается в различном характере и скорости движения частиц в среде под действием сил тяжести и сопротивления.

В процессе движения пульпы в потоке происходит гравитационное расслоение частиц по их весу и плотности. Тяжелые и крупные частицы имеют наиболее высокие скорости падения и поэтому достигают дна раньше легких частиц, которые скапливаются в ядре потока, в его верхних слоях, и осаждаются на дно дальше места оседания основной массы тяжелых частиц. При этом создается такой режим течения потока, который способствует переносу во взвешенное состояние легких частиц, осевших на дно.

Новые признаки заявляемого способа, согласно которым появляется возможность повышения эффективности формирования техногенной залежи из хвостов, содержащих ценные компоненты, представляет собой комплекс гидротехнических сооружений с определенными геометрическими параметрами, с помощью которых изменяется скоростной режим движения потока хвостов и обеспечивается задержание, осаждение крупнозернистой фракции хвостов, удаление в слив легких частиц, неизвестны в области технологии намыва гидротехнических сооружений.

Отсыпка и поярусное наращивание ограждающей и разделительной дамб с образованием внешнего и внутреннего технологического участка пляжа, укладка распределительного пульпопровода на гребне ограждающей дамбы для рассредоточенного намыва хвостов на пляж позволяет наиболее эффективно использовать объем возводимого хвостохранилища, а отсыпка и наращивание разделительной дамбы из нефильтрующего глинистого материала, расположение ее перпендикулярно фронту распространения потока хвостов и на расстоянии от ограждающей дамбы, определяемом по формуле L=H/tgα, обеспечивают такой режим течения потока хвостов, который способствует гравитационному расслоению взвешенных частиц по их весу и плотности с осаждением наиболее тяжелых и крупных частиц во внешнем технологическом участке пляжа, а легких частиц во внутреннем технологическом участке пляжа, за водонепроницаемой разделительной дамбой, имеющей определенные геометрические параметры. Разделительная дамба, пересекающая поток, способствует накоплению на дне перед ней не только тяжелых, но и легких частиц, увеличивая тем самым засоренность концентрата посторонними фракциями. Преграда является не только геометрическим препятствием потоку, но и существенным образом перестраивает пристеночное движение потока, приводя к образованию отрывных зон, примыкающих к преграде с обеих сторон. Легкие частицы, попавшие в зону отрыва, вовлекаются в циркуляционное движение, имеющее вид крупномасштабного вихря, ограниченного со стороны внешнего течения линией тока, в поперечном направлении к которой расходные характеристики потока равны нулю. Линии тока в отрывной зоне являются замкнутыми, а так как траектории движения легких частиц практически совпадают с линиями тока, то эти частицы не могут за счет гидродинамических сил потока выйти за пределы отрывной зоны и преодолеть преграду. Вне отрывной зоны легкие частицы перемещаются в верхние слои потока за счет энергии мелкомасштабных придонных вихрей, что позволяет частицам преодолеть преграду и быть вынесенными в слив. Наибольшее количество легких частиц накапливается в отрывных зонах перед преградами, что обусловлено направлением скорости частицы в сторону преграды. В отрывных зонах за преградой накапливается значительно меньше частиц как тяжелых, так и легких, так как часть такой зоны составляет "гидродинамическая тень", т. е. пространство, в которое частица не может проникнуть в силу своих кинематических параметров. Вынос массы взвешенных частиц, скопившихся в отрывной зоне перед разделительной дамбой с вертикальной составляющей потока хвостов и перенос массы в основной поток позволяет удалять вовлеченные в циркуляционное движение легкие частицы исходного материала в слив, уменьшая тем самым засоренность концентрата посторонней фракцией. При этом ограничение зоны отрыва и выноса взвешенных частиц расстоянием не меньше двойной высоты разделительной дамбы соответствует оптимальным условиям выноса массы легких частиц, так как известно (3), что при любых режимах течения передняя отрывная зона имеет протяженность не менее двух высот преграды. Поэтому изменение геометрических параметров дамбы, а именно ширины основания откоса разделительной дамбы со стороны, противоположной направлению движения потока хвостов в большую или, особенно, в меньшую сторону от указанной величины, приводит к уменьшению доли легких частиц, выносимых в поток, что ухудшает качество очистки концентрата в отрывной зоне перед разделительной дамбой.

Именно эта вышепоименованная совокупность признаков позволяет изменять скоростной режим движения потока пульпы и соответственно режим разделения хвостов на зернистую и илистую фракции, то есть появляется возможность разделения минеральных частиц, отличающихся плотностью, размером или формой под действием силы тяжести в безнапорной струе воды, текущей по наклонной поверхности с поперечной преградой, и тем самым достижение поставленной цели изобретения - повышение эффективности формирования техногенной залежи, содержащей полезные компоненты.

Сущность изобретения поясняется фиг.1 с основными геометрическими параметрами намывной техногенной залежи и фиг.2, где схематично изображено намывное хвостохранилище в конце этапа возведения.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

На подготовленном известными способами основании сооружается ограждающая дамба 1 высотой, например, h_п=3,5 м. На гребне ограждающей дамбы 1 производится монтаж пульпопровода 2, проведенного от обогатительной фабрики к хвостохранилищу, с диаметром труб, например, d_пп=0,3 м. На расстоянии L=H/tgα от точек слива пульпопровода 2, расположенного на гребне ограждающей дамбы 1, где Н - высота от подошвы ограждающей дамбы 1 до горизонтальной оси распределительного пульпопровода 2, отсыпается поперечная потоку движения хвостов разделительная дамба 5, разделяющая намывное хвостохранилище на внешний 4 и внутренний 6 технологические участки пляжа намыва. Значение угла естественного откоса пляжа намыва хвостов α определяется исходя из гранулометрического состава хвостов, укладываемых во внешний технологический участок 4, а именно зернистой фракции, наиболее обогащенной полезным ископаемым. В рассматриваемом случае складируются хвосты отсадки обогатительной фабрики, средний угол естественного откоса пляжа намыва которых, согласно многочисленным экспериментальным данным, равен α =4,5^o. Отсюда расстояние L=46,4 м. Высота (h_пд) отстраиваемой разделительной дамбы 5 меньше или равна высоте (h_п) ограждающей дамбы 1 и зависит от рельефа основания возводимого хвостохрапилища. В данном примере высота разделительной дамбы 5 принята: h_пд=2,0 м, а ширина основания откоса (В) разделительной дамбы 5 со стороны, противоположной направлению движения потока хвостов, численно равна В=2h_пд=4,0 м, поскольку ширина основания откоса разделительной дамбы 5 в данном случае определяет параметры внешней отрывной зоны перед поперечной преградой движению хвостов.

Разделительная дамба 5 отсыпается из глинистых горных пород, исключающих фильтрацию, и имеет состав и цвет, отличный от состава и цвета пород, укладываемых в хвостохранилище. После сооружения ограждающей 1 и разделительной 5 дамб и укладки пульпопровода 2 ведут намыв хвостов на разделительную дамбу 5, причем крупных фракций на внешний технологический участок пляжа 4 и мелких фракций на внутренний технологический участок пляжа 6.

По окончанию намыва первого яруса производят одновременное наращивание ограждающей дамбы 1 и разделительной дамбы 5. Крупнозернистые пески внутреннего технологического участка пляжа 4 обваловываются бульдозером 3 или драглайном в ограждающую дамбу 1, а разделительная дамба 5 наращивается привозной породой. После завершения наращивания очередного яруса ограждающей дамбы 1 обвалованием распределительный пульпопровод 2 перекладывают на гребень наращенной обвалованием ограждающей дамбы 1.

Циклы намыва с последующим одновременным обвалованием песков внешнего технологического участка пляжа 4 в ограждающую дамбу 1, укладки на гребне наращенной обвалованием ограждающей дамбы 1 распределительного пульпопровода 2, наращивание отсыпкой привозной породой разделительной дамбы 5 продолжают до достижения проектных отметок хвостохранилища.

По достижению проектных отметок намывного хвостохранилища производится осушение складированной зернистой массы и прудка-отстойника. После завершения работ по осушению начинается отработка техногенной залежи внешнего технологического участка 4 пляжа песков под защитой разделительной дамбы 5. Отработка сформированной техногенной залежи ведется с выемкой тела ограждающей дамбы 1, полученной обвалованием, и далее - песков внешнего технологического участка пляжа намыва 4 с сохранением генерального угла заложения откоса тела разделительной дамбы 5 при продвижении фронта горных работ в сторону хвостохранилища. По достижению горными работами внешнего откоса разделительной дамбы 5, о чем будет сигнализировать изменившийся цвет и состав извлекаемых из забоя карьера песков, фронт горно-добычных работ перемещается с тем, чтобы сохранить целостность разделительной дамбы 5 и ее генерального угла заложения, а также не допустить разубоживания песков.

После окончательной выемки песков техногенной залежи с внешнего технологического участка 4 разделительная дамба 5, отсыпанная из нефильтрующего материала, служит преградой для оставшегося объема хвостохранилища, заполненного, в основном, тонкодисперсными илами, которые со временем могут быть осушены и рекультивированы.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ 1. А.с. СССР 1301969 A1, E 21 C 41/00, 07.04.87, БИ 13 (аналог).

2. А.с. СССР 1778218 A1, E 02 B 7/06, 30.11.92, БИ 44 (прототип).

3. П. Чжен, Отрывные течения, т.2, гл.VII, с. 58, фиг.28, М.: Мир, 1973 г.

Формула изобретения

Способ возведения намывной техногенной залежи, включающий отсыпку и поярусное наращивание ограждающей и разделительной дамб с образованием внешнего и внутреннего технологического участка пляжа, прокладку магистрального и распределительного пульпопровода, поярусный рассредоточенный намыв хвостов на пляж, отличающийся тем, что распределительный пульпопровод укладывают на гребне ограждающей дамбы, отсыпку и наращивание разделительной дамбы производят из нефильтрующего глинистого материала с ее расположением перпендикулярно фронту распространения потока хвостов и на расстоянии от ограждающей дамбы, определяемом по формуле L=H/tgα, где H - высота от подошвы ограждающей дамбы до горизонтальной оси распределительного пульпопровода, м, α - угол естественного откоса хвостов, слагающих конус намыва перед разделительной дамбой, град., при этом ширину основания откоса разделительной дамбы со стороны, противоположной направлению движения потока хвостов, выбирают величиной не менее двух высот разделительной дамбы, ведут намыв хвостов на разделительную дамбу, причем крупных фракций на внешний технологический участок пляжа и мелких фракций на внутренний технологический участок пляжа, производят одновременное наращивание ограждающей дамбы обвалованием крупных фракций песков пляжа намыва предыдущего яруса и разделительной дамбы привозной породы, причем после завершения наращивания очередного яруса ограждающей дамбы распределительный пульпопровод перекладывают на гребень наращенной ограждающей дамбы.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2