Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ГИДРООТВАЛООБРАЗОВАНИЯ

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для повышения эффективности разработки вскрышных пород карьеров гидромониторно-землесосным способом.

Известен способ гидроотвалообразования, включающий сооружение упорной призмы; сооружение разводящего пульпопровода; прием и намыв гидросмеси; формирование в центре гидроотвала пруда-отстойника для осветления, накопления и хранения в нем сезонного запаса технической воды и системы сброса, забора и возврата технически чистой воды для оборотного водоснабжения (Нурок Г.А. Процессы и технология гидромеханизации открытых горных работ. - 2-е изд., перераб. и доп. - М. Недра, 1979. - 549 с.).

Недостатками данного технического решения являются относительно высокая землеемкость этого способа гидроотвалообразования, которая обусловлена низкой устойчивостью гидроотвала из-за постоянного увлажнения уложенных пород водой из пруда-отстойника, а его наличие в границах гидротехнического сооружения с запасом оборотной воды для возмещения технологических потерь за сезон, дополнительно снижает приемную способность. Указанные недостатки обуславливаются наличием в центре гидроотвала пруда-отстойника, который выполняет две основные функции:

- осветление гидросмеси - улавливание и осаждение мелких фракций;

- обеспечение запасов воды для организации оборотного водоснабжения, которое обычно применяют на карьерах, и возмещения технологических потерь воды в гидроотвалах.

Формирование пруда-отстойника подразумевает размещение в теле гидроотвала весьма значительного объема воды, что влечет дополнительное нагружение упорной призмы. Означенное нагружение носит непроизводительный характер, так как оно напрямую не связано с размещением вскрышных пород, а носит вспомогательный характер (что очевидно из перечисленных выше функций пруда-отстойника). Также следует отметить, что пруд-отстойник занимает значительное пространство в теле гидроотвала, что уменьшает его приемную способность. Для верной оценки емкости пруда-отстойника следует иметь в виду, что она учитывает производительность водозаборного устройства и баланс воды в гидроотвале. Баланс воды в отвале требует учитывать объем пород, укладываемых в гидроотвал, их пористость (практически не возвращаемая вода в порах - «хоронится»), потери воды на испарение и фильтрацию в забое.

Иными словами, пруд-отстойник, размещенный в центре гидроотвала, согласно известному способу не позволяет полностью использовать емкость гидроотвала для размещения вскрышных пород, при этом снижая его устойчивость.

Техническим результатом, на решение которого направлено заявляемое изобретение является повышение приемной способности и устойчивости гидроотвала.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе гидроотвалообразования, включающем возведение упорной призмы, сооружение разводящего пульпопровода, прием и намыв гидросмеси, формирование пруда-отстойника, осветление, накопление и хранение в нем технической воды, сброс, забор и возврат технически чистой воды в систему оборотного водоснабжения, согласно заявляемому изобретению, пруд-отстойник формируют за контурами гидроотвала, где хранится резерв оборотной воды и окончательно осветляется гидросмесь из центральной зоны гидроотвала.

Заявляемый способ гидроотвалообразования поясняется чертежами, где на фиг.1 показан традиционный способ гидроотвалообразования; на фиг.2 показан заявляемый способ гидроотвалообразования, где: I - упорная призма; II - промежуточная зона; III - центральная зона; 1 - дамба первичного обвалования; 2 - дамба вторичного обвалования; 3 - разводящий пульпопровод; 4 - водоотводящая труба; 5 - шандорный колодец; 6 - основание; 7 - возможные кривые скольжения; 8 - пруд-отстойник; 9 - илистые частицы; 10 - насосная станция; 11 - водовод для подачи воды в забой.

Заявляемый способ осуществляют следующим образом. Возводят упорную призму - I. После размыва гидромонитором вскрышных пород гидросмесь подают в гидроотвал по заранее сооруженному разводящему пульпопроводу 3. Осуществляют прием и намыв гидросмеси в промежуточной зоне II. В процессе движения гидросмеси от упорной призмы I до центральной зоны III в направлении к шандорному колодцу 5 в процессе самотечного гидротранспорта и сегрегации из гидросмеси выпадают (осаждаются) гравийные, песчаные, глинистые и частично илистые частицы. Недостаточно осветленная техническая вода с некоторым количеством илистых частиц, пройдя через шандорный колодец 5, по водоотводящей трубе 4 поступает в расположенный отдельно, за контурами гидроотвала, пруд-отстойник 8. После окончательного осветления и осаждения в нем илистых частиц 9 технически чистую воду забирают насосной станцией 10 и по водоводу 11 подают в забой к гидромониторам.

Пример конкретного выполнения способа.

Заявляемый способ был осуществлен в Филиале ОАО «УК Кузбассразрезуголь» на «Краснобродском угольном разрезе» при разработке вскрышных пород на участке №6 и намыве гидросмеси в гидроотвал бывшего разреза «Новосергеевский», емкость которого была недостаточна для размещения всего объема пород по проекту. Участок №6 - это часть поля разреза «Новосергеевский», где ранее велись горные работы открытым способом. Для того чтобы дорабатывать участок было решено применить гидромеханизацию. Была возведена упорная призма. Отвал много лет не работал. Он был сухой и зарос кустарником. При помощи бульдозера была поднята дамба обвалования - упорная призма примерно на 2-2,5 м. Далее на участке №6 был осуществлен размыв рыхлых вскрышных пород одновременно с наносами гидромонитором ГМД-250М произведен размыв навалов вскрышных пород, образованных при отработке выходов пластов угля с применением драглайнов, которые вовлекли в отработку выветренные аргиллиты и алевролиты. Плотность твердого материала составляет ρ_т=2640-2650 кг/м³, пористость породы m=38,8-26,4%.

Далее по разводящему пульпопроводу Д_у720 (максимальная протяженность трубопровода 6100 м, геодезическая высота подъема гидросмеси Н_г=29 м) при помощи насосов ГрТ-4000/71 гидросмесь была подана в гидроотвал, где был осуществлен ее прием и размещение вдоль упорной призмы (дамбы обвалования) путем рассредоточенного намыва на пляж с помощью выпусков, оснащенных шиберной задвижкой. В процессе движения гидросмеси от упорной призмы до центральной зоны в направлении к шандорному колодцу, размещенному в центральной зоне гидроотвала, в процессе самотечного гидротранспортирования и сегрегации наблюдалось выпадение из гидросмеси гравийных, песчаных, глинистых, а также илистых частиц. Далее техническая вода из центральной зоны гидроотвала, проходила через шандорный колодец и по заложенной до намыва гидросмеси водоотводящей трубе поступала в пруд-отстойник, расположенный у нижнего бьефа первоначальной упорной призмы гидроотвала, на расстоянии не более 75-100 м. В нем техническая вода окончательно осветлялась, и затем ее забирали насосной станцией (насосы Д 6300-82 и ЦН 3000-197) и по водоводу подавали в забой к гидромониторам.

При этом гидросмесь была подана в таком объеме, что пруд-отстойник, располагавшийся ранее в теле гидроотвала, был заполнен гидросмесью, что позволило увеличить вместительность гидроотвала не менее чем на 2,5 млн. м³, одновременно из гидроотвала было отведено аналогичное количество воды, что позволило обеспечить его необходимую устойчивость.

Предлагаемый способ позволяет повысить приемную способность и устойчивость гидроотвала за счет раздельного расположения намываемых пород и водоема (прудка-отстойника) технологической воды. Отдельно расположенный пруд-отстойник, по сравнению с его размещением внутри гидроотвала, легко ликвидируется при рекультивации или может использоваться в рекреационных целях.