МИНИСТЕРСТВО УГОЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ СССР С0ЮЗШАХТ0ПР0ЕКТ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПРОЕКТНЫЙ ИНСТИТУТ "ГИЛРОШАХТ"

УТВЕРЖДАЛ)

Замесит ель главного инкенера Лл.    п.г.

Инструкция и методические указания по проектированию шлаыохранилищ обогатительных фабрик

Для внутриинститутского пользования

Ленинград

1985

список

исполнителей, принимавших участие в составлении "Инструкции и методических указаний по проектированию шламохрани-лищ обогатительных фабрик"

№ пп	Должность	Фамилия и инициалы
I	2	3	4
I	I. Отдел обогащения /начальник отдела	Петренко П.С.
2	Главный специалист	Баранова Л.Ф.
3	Старший инженер	Костыгина Л.А.
1 2 3	2. Отдел водоснабжения и канализации Начальник отдела Главный специалист Инженер	Федоров В.К. Сигачев Б.Н. Кожевникова Р.А.
1 2	3. Отдел экономических обоснований Начальник отдела Руководитель группы	Чуприна Н.Д. Демидова А.А.

Обычно коли-ивдекс пульпы значительно выше 10000, однако инфицированноеть практически отсутствует.

Агрессивность пульпы, в основном, определяется наличием сульфатов и свободных ионов водорода. Пульпа с содержанием сул! фатов 300-800 мг/л считается слабоагрессивной, а при содержания их более 800 мг/л - агрессивной. Наихудшими считаются условия при рН^ 4.

При замыкании водного цикла на фабрике в оборотной воде устанавливается динамическое равновесие солей в количестве 3000 6000 мг/л. Соли в таком количестве улучшают процесс осветления вод, загрязненных шламом.

Исходные данные для проектирования

1,14. Проектирование комплекса сооружений шламохранилища ведется на основании акта выбора площадки строительства, технологического задания, в котором должны быть указаны:

1.    Наименование предприятия.

2.    Мощность предприятия на полное развитие и на первую очередь.

3.    Режим работы предприятия.

4.    Число часов работы предприятия в году.

5.    Расчетное число лет эксплуатации предприятия.

6.    Условия, по очистке и сбросу.

7.    Качество оборотной воды.

8.    Зольность шламов.

9.    Выход пшмов в тоннах в год, сутки, час.

10.    Удельный и объемный вес шламов, тс/мЗ.

11.    Плотность.

12.    Гранулометрический (зерновой) состав шламов или отходов флотации.

13.    Минералогический состав шламов или отходов флотации.

14.    Температура пульпы на выходе из предприятия.

15.    Химическийс состав пульпы, характеристика и содержание вредных примесей, в частности, флотационных реагентов,

16.    Данные о возможных изменениях в количестве шламов, гранулометрическом составе в течение смены (суток, часов) по условиям технологии производства и в процессе производства.

Состав и объем изысканий

1*15. Для составления проекта шламохранилища необходимы данные и материалы изысканий: топографических, климатических, гидрологических, инженерно-геологических и гидрогеологических* При расположении площадки строительства в зоне с суровыми климатическими условиями должны быть установлены мерзлотные характеристики района строительства.

1.16.    Материалы топографических изысканий должны включать: для стадии проекта - топографический план чаши шламохранилища, площадок гидротехнических сооружений, трасс пульповодов и водоводов, площадок насосных станций и электроподстанций; масштаб принимать по СН 225-79.

Для рабочей документации - топографический план чаши шламохранилища и планы трасс пульповодов и водоводов; масштаб принимать по СН 225-79, при необходимости, которые определяются проектом, масштаб может быть увеличен до 1:500*

Планы площадок гидротехнических сооружений, насосных и пульпонасосных станций, а также переходов пульповодов и водоводов через реки, овраги и транспортные коммуникации в масштабе 1:500;

продольные профили по трассам пульповодов, водоводов, гидротехнических сооружений; плотйя, дамб, водосбросов, водоспусков и т.п.

1.17.    Климатическая характеристика района должна включать следующие данные:

климатический пояс строительства,

данные по температуре воздуха (среднегодовую, абсолютный минимум, абсолютный максимум, расчетную температуру наружного воздуха, продолжительность отопительного сезона),

сведения о преобладающих ветрах, их скорости (средней и максимальной) и Повторяемости,

сведения об осадках (среднемноголетнее количество, максимальное суточное и максимальное годовое, максимальная интенсивность и продолжительность дождя),

сведения о снеговом покрове, расчетной и максимальной глубине промерзания почвы,

сведения о многолетнем, минимальном и максимальном испарении с водной поверхности,

абсолютную и относительную влажность воздуха, барометрическое (среднее, максимальное и минимальное) давление воздуха.

1.18.    Гидрологичсише изыскания должны освещать общую гидрографическую и гидрологическую характеристику водотоков, химический состав воды в них, границы и бассейны каждого водотока, оценку качества воды его, норму стока, расходы воды, режим уровней, скорость течения воды, твердый сток, ледовый и волновой режим, назначение водоема-приемника сточных вод, среднемесячный расход воды 95# обеспеченности по данным органов гидрометеослужбы, указание первого пункта водопользования ниже сброса сточных вод.

1.19.    Объем инженерно-геологических изысканий для выполнения проекта или рабочей документации сооружений шламохранилищ зависит от их капитальности и выполняется в обычном порядке по программе изысканий, составленной на основании технического задания, выдаваемого проектной организацией. При расположении площадки на вечной мерзлоте должны быть установлены:

характер распространения и мощность толщ вечномерзлых грунтов, наличие, форма, температурный и фильтрационный режим таликов, сезонное оттаивание и естественный температурный режим вечномерзлых грунтов, наличие и особенности залегания ледяных включений, насыщенность грунтов льдом, наличие и характеристика развития морозобойяых трещин, пучинных образований, наличие и характеристика термокарста, солифлюкционных образований и других криогенных явлений; режим грунтовых вод - подмерзлотных, межмерзлотных, надмерзлотных - и особенности наледеобразования.

1.20.    Выяснение геологического строения и гидрогеологических условий на площадке шламохранилища и других сооружений производится на основе геологических выработок, глубина которых определяется в каждом конкретном случае. При этом инженерно-геологические скважины подразделяются на зондировочлые и разведочные. Зон-дировочные скважины при изысканиях в зоне распространения вечномерзлых грунтов предназначаются для определения глубин сезонного оттаивания грунтов. При изысканиях для проекта глубина скважин для определения годовых колебаний температуры составляет 12-15м; при изысканиях для рабочей документации глубина скважины определяется мощностью термореактивной зоны и составляет 20-30 м.

1.21.    Инженерно-геологические изыскания должны быть представлены геологическими профилями по трассам пульповодов и водоводов, переходов пульповодами через реки, банки и овраги и гео-логичеакими профилями по площадкам пульпонасосных и насосных станций шламохранюшща и гидротехнических сооружений.

1.22.    Гидрогеологические изыскания проводят в комплексе с геологическими для получения следующих данных: сведения о режиме грунтовых вод и их агрессивности по отношению к бетону и металлу на стадии проекта; сведения об уровне грунтовых вод с указанием их колебаний, о водопроницаемости пород, залегающих в основании сооружений и чаши шламохранилища - на стадии рабочей документации.

1.23.    Геотехнические исследования должны включать общую характеристику физических и механических свойств грунтов оснований гидротехнических сооружений и чаши шлам охранили да, (земляных плотин и дамб, водосбросов и водоспусков): удельный вес, пористость, влажность, пределы пластичности, объемный вес влажного грунта и скелета, угол внутреннего трения в естественном и водонАсьщенмл состояниях , компрессионные характеристики, коэффициент фильтрации коэффициент сцепления в естественном и&оА.оу*сыцгш*м состояниях.

1.24.    Для инженерной характеристики горных пород и грунтов необходимы следующие данные: зерновой состав, объемный вес, пористость, деформируемость, морозостойкость и водопоглощение.

Для глинистых грунтов необходимы дополнительные характеристики: сопротивление растяжению и сдвигу, уплотняемость, просадочность и набухание.

1.25.    Исследования Фильтрационных свойств грунтов должны дать возможность:

оценить величину фильтрации воды в основании дамбы и ее бортах;

оценить величину и направление фильтрации воды из шламохра-нилища в соседние балки и бассейны;

составить прогноз возможности загрязнения подземных и поверхностных источников фильтрационными водами шламохранилища;

получить данные о способности грунтов к выщелачиванию и т.д.

1.26.    Для возможности использовании местных строительных материалов должны быть получены следующие данные:

план района шламохранилища с расположением карьеров глинис-тих грунтов, песка, гравия в масштабе 1:10000 с указамем подъездных дорог;

физико-механические характеристики и свойства глинистых грунтов, песка, гравия и вскрышных пород, которые могли бы использоваться для нужд строительства;

-ориентировочные мощности карьеров и емкости отвалов вскрышных пород.

1.27.    Одновременно проводятся изыскания, связанные с необходимыми мероприятиями по чаше пшамонакопителя; инженерными, сантехническими, мероприятиями по отчуждению территории, переносу инженерных сооружений и коммуникаций, жилого фонда и т.д.

При необходимости ведутся исследования по защите населенных пунктов и предприятий и т.д.

Объем этих изысканий определяется в каждом конкретном случае.

Состав и объем проектно-сметной документации

1.28.    Разработка проектно-сметной документации по возведению пшамохранилищ ведется в соответствии с требованиями Инструкции о

порядке разработки, согласования и утверждения проектно-сметной документации на строительство предприятий, зданий и сооружений,

СН 202-8I^х.

1.29.    Проектирование шламохраналищ должно осуществляться, как правило, в две стадии - проект со сметным расчетом стоимости и рабочая документация со сметали.

В проектах с учетом материалов инженерных изысканий и вариантных проработок рассматриваются и уточняются место размещения, срок службы, расчетная емкость, состав сооружений, потребность в строительных материалах, схема генерального плана с учетом полного развития, способ консервации и разгрузки, технико-экономические показатели и стоимость строительства. Определяются основные положения по организации строительства и источники инженерного обеспечения площадки строительства.

Рабочая документация должна разрабатываться в следующем составе: рабочие чертежи узлов и сооружений шламохранилища; эскизные чертежи общих видов нетиповых технологических и других узлов и конструкций; чертежи установки технологического, энергетического и другого оборудования и связанных с ним коммуникаций, конструкций и схем технологических трубопроводов,

1.30. Приперный состав проекта комплекса сооружений шламо-хранилища:

1.    Пояснительная записка.

2.    Технико-экономическая часть.

3.    Чертежи:

а)    Генеральный план:

ситуационный план размещения шламохранилища с нанесенными на нем внешними коммуникациями и сетями;

генеральный план шламохранилища с нанесенны.ш проектируемыми, существующими, реконструируемыми зданиями и сооружениями, дорогами всех видов, благоустройством и озеленением территории; конструкции дорожных покрытий;

б)    Технология и гидротехника:

заглавный лист с основными показателями шламохранилища, объемами работ, рекомендациями по строительству и эксплуатации шламохранилища;

план шламохранилища с нанесенными на нем проектируемыми и сущеетвующими сетями и сооружениями, схемой разбивки осей ограждающих дамб и таблицей координат точек пересечения осей; поперечные и продольные разрезы ограждающих дамб; узлы и детали конструкций шлашхранилища (включая водозаборы и водосбросы) (для рабочей документации);

продольные профили трубопроводов осветленной воды и шламо-проводы (при наличии теплового сопровождения - теплопроводов)

(для рабочей документации); находящихся в границах площадки шламохранилища.

планы, разрезы насосных станций и хлораторных со схемами трубопроводов; отопительные и вентиляционные устройства (для рабочей документации);

план котлована шламохранилища.

в)    Строительная часть (для рабочей документации): конструкция опор под трубопроводы;

планы, разрезы, схемы плит покрытия насосных станций и хлораторных, фундаменты;

фундаменты под оборудование, узлы и детали строительных конструкций;

опалубочные и арматурные чертежи монолитных и индивидуальных железобетонных конструкций;

чертежи металлических конструкций марки КМ,

г)    Электроснабжение и электроосвещение: принципиалытя схема электроснабжения; план сетей электроснабжения.

д)    Автоматика и связь:

принципиальная схема взаимосвязей оборудования; монтажная схема щитов (для рабочей документации); схема внешних соединений (для рабочей документации); кабельный журнал (для рабочей документации); задание заводу-изготовителю (для рабочей документации),

е)    Еестандартизированное оборудование:

чертежи нестандартизировапного оборудования водозаборов и водосбросов (для рабочей документации при включении их в договор с Заказчиком);

заказные спецификации.

ж)    Охрана природы:

ситуационный план размещения шламохранилища с нанесенными близлежащими водостоками, объектами жилого и гражданского строительства, санитарной и защитной зонами, розой ветров и точками сброса осветленной воды; характеристики сбрасываемой воды и воды водотока;

расчеты на смешение;

перечень мероприятий по охране поверхностных и подземных

вод.

Материалы, применяемые в строительстве шламо-хранилищ

1,31, Ограждающие дамбы шламохранилищ целесообразно отсыпать из грунтов, разрабатываемых в специальных карьерах лишь при сравнительно небольших объемах работ, а также при надлежащем технико-экономичесном обосновании.

~/г~

Грунт из специально разрабатываемых карьеров следует использовать, как правило, лишь для отсыпки отдельных конструктивных элементов ограждающих дамб (например, экрана или ядра), возможность использования вскрышных пород разреза следует решать проектом.

Ограждающие дамбы возводятся, как правило, на естественных основаниях, сложенных из горных пород и грунтов.

Горными породами обычно называют скальные породы в естественном залегании, а рыхлые называют грунтами.

Горные породы и грунты применительно к строительным задачам можно разбить на три группы: скальные, полускальные и нескальные (мягкие).

Характеристики пород смотрите в СНиПах "Основания зданий и сооружений" и "Плотины из грунтовых материалов".

1.32. Особую группу составляют органогенные грунты со специфическими свойствами: илы и торфы. Илы не используются в строительстве, а торфы имеют ограниченное применение, в зависимости от степени разложения и физико-механических свойств. Торфы со степенью разложения менее 40% не применяются. Ориентировочные характеристики торфов приведены в табл.1.

1.33. Широкое применение нашли в строительстве дамб полимерные пленки, которые могут быть изготовлены практически из всех полимерных материалов. Данные по пленке смотрите СН 551-82 и ГОСТ 10354-82.

Основные свойства материалов

1.34. Зерновым составом называется весовое содержание фракций различной крупности в процентах. По зерновому составу сыпучие грунты классифицируются в соответствии с таблицами 2, 3.

Таблица 2

Фракции (частицы) Крупность Размер фракций в мм X 2 3 Валуны-камни Очень крупные 800 Крупные 800-400 Средние 400-200 Мелкие 200-60 Галка-щебень - 60-20 Гравий-дресва Крупный 20-10 Средний 10-4 Мелкий 4-2 Песчаные Крупные 2-1 Средние 1-0,5 Мелкие 0,5-0,25 Пылеватые Крупные 0,25-0,05 Мелкие 0,05-0,01 Очень мелкие 0,01-0,005 Глинистые - 0,005

Таблица 3

Виды грунтов Размер фракций в мм (более) Содержание фракций, % (более) I 2 3 Крупнообломочные грунты Щебенистый (при преобладании скатанных частиц -галечниковый) 10 50 Дресвянный (при преобладании скатанных частиц -гравийный) 2 50 Песчаные грунты Песок: гравелистый 2 25 крупный 0,5 50 средней крупности 0,25 50 мелкий 0,1 75 пылеватый 0,05 75

Ориентировочные характеристики отдельных видов грунтов изображены на рис.2.

Для определена вида грунта необходимо последовательно суммировать проценты содержания частиц: сначала крупнее 10 мм, затем крупнее 2,0 мм и т.д. и в таблице найти соответствующее значение.

Для определения однородности грунта используют следующие характерно тики:

о/,₀ - действующий диаметр зерен, при котором вес более мелких фракций составляет 10# общего веса всей пробы;

cf_io - диаметр зерен, при котором вес более мелких фракций составляет 60# веса всей пробы.

Различают также    ,    с/е/>    (с редки й),    (максимальный) и    с//ям    (минимальный).

Инструкция и методические указания по проектированию шламохранилищ обогатительных фабрик, в дальнейшем "Инструкция" разработана для внутриинститутского пользования и регламентирует состав, порядок разработки проектно-сметной документации на строительство шламохранилищ обогатительных фабрик угольной и сланцевой промышленности.

"Инструкция" составлена на основании действующих нормативных материалов, данных научно-технической литературы и обобщает имеющийся опыт проектирования и требования органов государственного надзора при проектировании и строительстве гидротехнических сооружений на предприятиях угольной и сланцевой промышленности СССР.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Стр,

I. Общие положения    ¹

Область применения    *

Основная терминология    4

Физико-химические свойства шламов, шламовых вод и пульп    2

Исходные данные для проектирования    5

Состав и объем изысканий    6

Состав и объем проектно-сметной документации    g

Материалы, применяемые в строительстве    jj

шламохраяилищ

2. Технологическое проектирование шламохранилищ    2    2

Размещение шламохранилищ    *2

Выбор типа шламохранилища    24

Определение объема шламохранилища    26

Выбор способа замыва шламохранилища    ³⁵

шламохранилищ    ³'

Типы ограждающих дамб    3 7

Проектирование ограждающих дамб    4 о

Расчет дамб на фильтрацию    42

Расчет устойчивости дамб    4 9

Расчет устойчивости откосов дамб    5о

Дамбы в районах распространения вечной мерзлоты    so

Учет сейсмических нагрузок    ss

Дренажные устройства дамб    55-

Покрытия откосов и гребня    53

Водозаборные сооружения    <5о

Плавучие водосбросы    62

Водохозяйственные расчеты    6 2

4.    Возведение ограждающих дамб, эксплуатация шламохрашшиц

Возведе]ше насыпных дамб

Возведение намывных дамб

Эксплуатация шламохранилища

Аварии и повреждения дамб

5.    Защита окружающей среды Общие положения Защита подземных вод Защита поверхностных вод Консервация шламохранилищ

6.    Технико-экономические показатели Общие положения

Расчет капитальных вложений

Расчет эксплуатационных расходов

Экономическая эффективность капитальных вложений

Список используемой литературы

Инструкция по проектированию шламохранилищ обогатительных фабрик разработана Всесоюзным научно-исследовательским и проектным институтом угольной промышленности "Центрогипрошахт" и Государственным проектным институтом "Гипрошахт".

"Инструкция" регламентирует состав, порядок разработки проектно-сметной документации на строительство шламохранилищ обогатительных фабрик угольной и сланцевой промышленности, рассматривает метода возведения сооружений шламохранилищ, дает сведения по эксплуатации шламохранилищ и технико-экономическим показателям.

Инструкция и методические указания по проектированию шламохранилищ обогатительных фабрик

I. Общие положения Область применения

IJ. Требования настоящей инструкции должны соблюдаться при проектировании, строительстве и эксплуатации шламохранилищ обогатительных фабрик угольной и сланцевой промышленности.

1.2.    Инструкция дополняет и развивает действующие нормативные документы требованиями, отражающими специфические особенности угольной и сланцевой промышленности.

1.3.    Инструкция может применяться для проектирования, строительства и эксплуатации отстойников в системах гидрозолоудаления котельных, расположенных на промплощадках шахт и разрезов, а также системах шахтного и карьерного водоотлива.

Основная терминология

1Л. Шлам охра нил ищем называется комплекс сооружений, предназначенных для складирования отходов обогатительных фабрик.

Шламохранилище состоит из чаши с пляжем и лрудком-отстой-ником, ограждающих дамб, водосборных и водозаборных сооружений, дренажных устройств, системы освещения и связи и т.д.

1.5.    Прудком-отстойником пазьшается участок шламохранилища, в котором происходит механическое осветление пульпы в процессе намыва отходов обогащения и шламов.

1.6.    Дамба - гидротехническое сооружение в виде насыпи, служащее для удержания намытого шлама и воды прудка-отстойника.

Обозначения отдельных частей и элементов дамбы принимаются в соответствии с терминологией, приведенной в СНиП "Плотины из местных материалов" (см.рис.I).

1.7.    Зона между ограждающей дамбой и прудком-отстойником со стороны намыва называется пляжем.

1.8.    Картой намыва называется участок шламохранилища, на котором производится гидравлическая выгрузка шлама. Последовательность заполнения карт намыва указывается в проекте.

1.9.    Распределительные пульпопроводы предназначаются для подачи водно-шламовой пульпы в шламохранилище.

1.10.    Водозаборные сооружения предназначаются для забора осветленной воды из прудка-отстойника шламохранилища для повторного использования в производстве или сброса в поверхностные водоемы.

Физико-химические свойства шламов, шламовых вод и пульпы

1.11.    Шламы являются сложными системами минеральных частиц разного размера и формы и весьма разнообразного петрографического и минералогического состава.

Определение шламов смотрите в ВНТП 3-76, пульпы - в ВНТП 18-80.

Количество вновь образующегося шлама в процессе обогащения углей различных марок можно ориентировочно принимать по таблице I ВНТП 3-76.

1.12.    Параметрами, характеризующими шламовые воды и пульпу, являются расход, плотность, вязкость, температура, а также гранулометрический состав, минералогический состав, пористость шламов.

Определенно и расчет названных параметров принимать по ВНТП 18-80, а также по аналогам или данным научно-исследовательских институтов.

-з-

I.I3. Солевой состав пульпы характеризуется наличием в ней солей кальция и магния и микроэлементов (стронций, кадмий, хром, кобальт, медь, сурьма, свинец и др.).

Суммарное содержание растворенных солей колеблется в значительной степени (500-50000 мг/л) и в зависимости от степени минерализации пульпа классифицируется следующим образом: пресная    -    до 1000 мг/л

слабосолоноватая    -    1000-3000 мг/л

солоноватая    -    3000-5000 мг/л

сильносолоноватая    5000-10000 мг/л

соленая    -    10000-25000мг/л

сильносоленая    -    2500^50000 мг/л

рассол    -    более 50000 мг/л

Наличие в пульпе карбонатов, сульфатов и хлоридов кальция и магния обусловливает различную ее жесткость. Для обогатительных фабрик Подмосковного, Кузнецкого и Печорского бассейнов характерна умеренная жесткость (3-6 мг.экв/л), Донецкого - 1,5-30 мг.экв/л, а Кизеловского - до 35 мг.экв./л.

Степень кислотности пульпы обусловливается присутствием в ней кислоты и характеризуется концентрацией водородных ионов.

По величине Ph пульпа разделяется на 3 класса: кислая    6,5

нейтральная    6,5-8,5

щелочная    8,5

Основной объем пульп обогатительных фабрик относится к классу нейтральных.

Органические загрязнения в пульпе характеризуются перманга-яатной или бихроматной ашсляемостью (ХПК), а также биохимической потребностью в кислороде (ВПК). Величина окисляемости может колебаться в значительных пределах (от 2,60 мг/л 0₂ для шахты Хальмер-Ю Печорского бассейна до 49,0 мг/л 0₂ для шахты Подмосковная Подмосковного угольного бассейна).

Бактериальное загрязнение пульпы обусловлено наличием в ней микроэлементов. По степени бактериальной загрязненности пульпу можно подразделить на пять видов:

сильнозагрязненная    -    коли-индекс    свыше    10000

загрязненная    -    1000

слабозагрязненная    -    100,

удовлетворительная    -    10,

хорошая    -    коли-индекс    менее    3.