Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ОТВАЛА

Изобретение относится к горной промышленности, может быть использовано в калийной и других горнорудных отраслях, при формировании отвалов из отходов обогащения руды.

Известен способ отвалообразования отходов обогащения калийной промышленности, заключающийся в возведении грунтовой дамбы по контуру шламохранилища с заполнением образовавшейся емкости намывом отстоя шлама, возведении соляной дамбы на поверхности шламов вдоль внутренней стороны грунтовой дамбы и заполнении емкости, образовавшейся внутри контура соляной дамбы, намывом смеси солеотходов и отстоя шламов (А.с. 1355709, МПК Е21С 41/00, опубл. 30.11.87, Бюл. 44).

Недостатком этого способа являются низкие темпы формирования отвала галитовых отходов (солеотходов) в связи с необходимостью длительной консолидации слабых шламовых отложений в основании отвала.

Наиболее близким к предполагаемому изобретению является способ отвалообразования отходов обогащения калийных руд на слабое основание, включающий формирование пригрузочного слоя солеотходов гидронамывом, последующую отсыпку отходов после консолидации грунтов слабого основания. При этом пульпу для гидронамыва готовят на откосе солеотвала и подают с высоты, не превышающей высоту устойчивого вертикального откоса, а отсыпку отходов осуществляют периодически на пригрузочный слой по мере его намыва до номинальной мощности, определяемой по результатам пробного гидронамыва и определения характеристик консолидации грунтов слабого основания (Пат. 2204717, МПК Е21С 41/00, опубл. 20.05.2003, Бюл. №14).

Недостатком этого способа является параллельное осуществление работ по гидронамыву пригрузочного слоя и сухой отсыпке отходов на его поверхности, при этом возникает необходимость достижения консолидации грунтов слабого основания до начала сухой отсыпки, вследствие этого - низкие темпы работ по размещению отходов.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в обеспечении безопасного и бесперебойного размещения отходов обогащения руд в отвале, увеличении его емкости и уменьшении площади складирования отходов за счет последовательного формирования отвала по высоте в два яруса.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе формирования отвала, включающем отвалообразование послойно гидронамывом, устройство ограждающих дамб по контуру отвала, первоначально устраивают систему противофильтрационной защиты в основании отвала, затем формируют отвал последовательно по высоте в два яруса, причем первый ярус формируют гидронамывом, при этом жидкую фазу пульпы гидронамыва отводят с поверхности намыва фильтрацией через тело отвала в дренажные системы, а на поверхности первого яруса формируют второй ярус сухой отсыпкой.

Высоту первого и второго яруса отвала определяют из условия обеспечения нормативного значения коэффициента устойчивости откоса отвала с учетом физико-механических и фильтрационных свойств отходов, размещаемых на отвале, и грунтов основания.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1-3 представлена технологическая схема поэтапного формирования отвала.

На чертежах обозначено: 1 - конвейер ленточный; 2 - конвейер промежуточный; 3 - перегружатель ленточный телескопический; 4 - трубопровод; 5 - поверхность участка (ложе отвала); 6 - бульдозер; 7 - дамба; 8 - насыпь; 9 - намытые слои (первый ярус); 10 - дренажная система; 11 - пруд-отстойник; 12 - насосная станция; 13 - перегрузочный узел; 14 - отсыпанный массив.

Осуществление данного способа показано на примере формирования отвала из галитовых отходов (солеотходов).

Первоначально по ложу отвала (в его основании) устраивают систему противофильтрационной защиты, включающей экраны и дренажные системы 10 (Фиг. 1).

Отвал формируют последовательно в два яруса.

Первый (нижний) ярус формируют гидронамывом. Солеотходы по магистральному конвейерному тракту подаются от обогатительной фабрики до отвала и далее по ленточному конвейеру 1 через конвейер промежуточный 2 подаются на перегружатель ленточный телескопический 3 (Фиг. 1).

Для образования пульпы в точку падения солеотходов подают рассол по трубопроводу 4. Сформированная пульпа растекается по поверхности участка 5 (ложу отвала). С целью удержания пульпы в пределах контура отвала бульдозерами 6 возводят дамбы 7 из намытых отходов производства обогатительной фабрики (Фиг. 1).

По мере намыва производят передвижку оборудования: наращивают конвейер ленточный 1, устанавливают конвейер промежуточный 2, передвигают перегружатель ленточный телескопический 3, наращивают трубопровод 4 (Фиг. 2).

Наращивание конвейерной линии производят с подъемом, для этого по оси конвейерной линии выполняют отсыпку насыпи 8 из солеотходов на промежуточные намытые слои 9 первого яруса (Фиг. 2).

На участке гидронамыва происходит разделение твердой и жидкой фаз пульпы отходов: твердые частицы выпадают на поверхности намыва, жидкая фаза (в рассматриваемом примере рассолы) отводится фильтрацией через тело отвала в направлении от его поверхности к основанию и в самотечном режиме поступает через дренажную систему 10 в пруд-отстойник 11 (рассолосборник).

Для приготовления пульпы откачивают рассол насосной станцией 12 из пруда-отстойника 11 и подают его по трубопроводу 4 оборотного рассола в точку приготовления пульпы. За счет смещения дамб 7 при намыве каждого последующего слоя внутрь участка гидронамыва может быть обеспечено при необходимости (по результатам расчета устойчивости откосов) выполаживание откоса отвала при формировании первого яруса (Фиг. 2).

Оптимальную высоту первого яруса отвала определяют по результатам расчета устойчивости его откосов с учетом физико-механических и фильтрационных свойств размещаемых отходов на отвале и грунтов основания. Чем меньше проницаемость (коэффициент фильтрации) отходов в теле отвала, тем выше положение кривой депрессии у откоса и меньше коэффициент устойчивости.

При формировании гидронамывом отвала из галитовых отходов установлено (фильтрационными расчетами и по результатам бурения), что при слоистом строении массива намытых солеотходов происходит быстрое расширение фильтрационного потока от поверхности к основанию, вследствие чего при высоте отвала, сформированного гидронамывом, более 70 м от основания возможны фильтрационные выходы на откосах отвала со снижением коэффициента устойчивости ниже нормативного. Повышается риск образования оползней и развития карста, вследствие чего возможность применения гидронамыва при дальнейшем увеличении высоты ограничивается требованиями безопасности.

В связи с этим для достижения максимальной емкости отвала на отведенной территории, на поверхности первого яруса отвала формируют второй ярус по технологии сухой отсыпки.

Для отсыпки второго яруса солеотвала все конвейеры с первого яруса демонтируют. Солеотходы по ленточному конвейеру 1 через промежуточный конвейер 2 поступают на перегружатель ленточный телескопический 3, с которого производится отсыпка сухих солеотходов для формирования второго яруса отвала. По мере образования отсыпанного массива 14, производят передвижку оборудования: устраивают перегрузочные узлы 13, наращивают конвейер ленточный 1, устанавливают конвейер промежуточный 2, передвигают перегружатель ленточный телескопический 3. Наращивание конвейерной линии производят с углом подъема до 8-10° (Фиг. 3).

Высоту второго яруса отвала определяют по результатам расчета коэффициента устойчивости (безопасности) откосов двухъярусного отвала с учетом его суммарной высоты, физико-механических и фильтрационных свойств грунтов основания и отходов в теле отвала, с дифференциацией их по ярусам. Формирование второго яруса позволяет разместить значительный дополнительный объем отходов на отвале без задействования новых площадей под складирование отходов.

Использование предлагаемого способа позволяет обеспечить бесперебойную и безопасную работу по размещению отходов обогащения руд на отвале, увеличить удельные объемы складирования отходов на единицу земельных площадей, а также уменьшить негативное воздействие отходов производства на объекты окружающей природной среды.