етодические рекомендации по экранированию хвостохранилищ горно-обогатительных комбинатов черной металлургии

Белгород 1987

МИНИСТЕРСТВО ЧЕРНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ СССР

Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по осушению месторождений полезных ископаемых, специальным горным работам, рудничной геологии и маркшейдерскому делу В И О Г Е М

УТВЕРВДАЮ. Директор института

_)\. Ф. Океания

30 декабря 1987 г.

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ДО ЭКРАНИРОВАНИЮ ХВОСТОХРАНИЛИЩ ГОРНО-ОБОГАТОТЕЛЫЖ КОМШНАТОВ ЧЕРНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ

Белгород 1987

толщине экрана. Стыкование отдельных слоев в плане следует выполнять вразбежку с взаимным перекрытием на расстояние не менее 1,5 м.

2.18.    Проектная плотность грунта должна обеспечиваться его послойным механическим уплотнением. Уплотнение слоев грунта может производиться кулачковыми и пневмокатками, а для предварительного уплотнения использует автотранспорт и тракторы путем регулирования движения по отсыпаемым слоям.

2.19.    При укладке грунта в экран вся его поверхность должна быть разделена на карты, равные по площади. При экранировании наклонных поверхностей грунт необходимо подавать вдоль откоса снизу или сверху. Не следует допускать укладку грунта полосами, расположенными поперек откоса.

2.20.    Уплотнение грунта в экране до заданной проектной плотности производится при технологической влажности. Переувлажненный грунт необходимо подсушивать на картах, а пересушенный - увлажнять при одновременном бороновании или перепахивании*

2.21.    Технологическая влажность грунта экрана должна устанавливаться в каждом конкретном случае по результатам сопоставления оптимальной влажности при стандартном уплотнении, влажности на границе раскатывания, максимальной молекулярной влагоемкости (ММВ) и влажности полного набухания образцов глинистого грунта под нагрузкой, соответствующей массе защитного слоя экрана, его креплению и эксплуатационным нагрузкам.

2.22.    При больших объемах работ и строительстве экрана в несколько сезонов в его основании необходимо предусматривать недобор грунта в виде защитного слоя от влияния климатических факторов -промерзания и растрескивания. Этот защитный слой удаляется непосредственно перед укладкой грунта в экран.

2.23.    Работы по устройству противофильтрационного глинистого экрана должны оформляться актами приемки в эксплуатацию.

3. ЭКРАНЫ ИЗ ПОЛИЭТИЛЕНОВОЙ ПЛЕНКИ

3.1.    Экраны из полиэтиленовой пленки в хвостохранилшцах следует применять при напоре до 0,2 МПа, когда срок службы хвостохра-нилища не превышает 50 лет, а также когда по истечении этого срока выход его из строя не вызывает опасений за работу хвостохра-ннлища в целом.

3.2.    Применения противофильтрационных экранов из полиэтиленовой пленки в хвостохранилшцах не допускается:

10

а)    при наличии в жидких и твердых отходах загрязнений в растворенном, коллоидном шш нерастворенном состояниях, химический состав которых оказывает нежелательное воздействие на полиэтиленовую пленку, не обладающую надежной стойкостью;

б)    если основание хвостохранилищ сложено грунтами, склонными к неравномерным деформациям₍не отвечающим требованиям СНиП 2.06.05-84.

3.3.    Применяемые в хвостохранилищах противофильтрадионные экраны из полиэтиленовой пленки предназначается для покрытия части или всей площади смоченного ложа, включая подпорные сооружения.По конструктивному оформлению и условиям работы они могут быть трех типов: однослойные, зухслойные, комбинированные (рис.3.1).

3.4.    Однослойный пленочный экран (рис.3.1,а) выполняется из стабилизированной полиэтиленовой пленки толщиной 0,2; 0,4; 0,6 мм.ук-ладываемой на слой предварительно уплотненной песчаной подготовки или хвостов (подстилающий слой) либо на выровненную и укатанную поверхность экранируемого грунта. Подстилающий слой необходим при укладке пленки на гравелистые и галечниковые грунты, а также на грунты, содержащие острые крупные включения. При выборе гранулометрического состава материала для подстилающего слоя должна обеспечиваться его фильтрационная прочность. В грунте подстилающего и защитного слоев не должно быть льда, снега, камней, смерзшихся комьев грунта, твердых обломков пород и других включений.

3.5.    Сплошность экрана достигается склеиванием или сваркой отдельных полотнищ пленки в единое полотно £23 ] .Сверху экран покрывается защитным слоем грунта или хвостов толщиной до 0,8 м.Для повышения целостности пленки в ряде случаев снизу и сверху ее устраиваются прокладки из иэола, толя, рубероида.

3.6.    Двухслойный пленочный экран (рис.3.1,б) состоит из двух слоев стабилизированной полиэтиленовой пленки, разделенных между собой слоем высокопроницаемого песчаного грунта или хвостов,выполняющим роль дрены. Нижний слой пленки укладывается на подстилающий слой tos песка, хвостов или тщательно выровненную и укатанную поверхность грунта. Подстилающий слой из песка или хвостов уплотняется. Наличие в экране дренажного слоя позволяет снизить напор жидкости на нижний сдой пленки и, следовательно, повысить ее надежность и эффективность работы как противофильтрационного устройства.Поддержание в дренажном слое вакуума около 0,01 МПа повышает противофи-льтрационную эффективность экрана.

Дренажный слой в экране может быть использован также для создания в нем воздушного шш водяного противодавления с целью полного исключения фильтрации жидкости из хвостохранилищ.

II

3.7.    Применение двухслойного экрана целесообразно при складировании хвостов и других отходов обогащения, содержащих высокотоксичные загрязнения.

3.8.    Комбинированный экран (см.рис.3.1,в) состоит из полиэтиленовой пленки, на поверхности которой уложен слой уплотненного глинистого грунта или пылеватых хвостов. Сверху экран покрывается защитным слоем местного грунта или хвостов. Такая конструкция позволяет обеспечить совместную работу плэнки с глинистым слоем и тем самым повысить водопроницаемость и надежность экрана.

3.9.    В случае дефицита пленки и наличия в районе строительства достаточного объема глинистого грунта двухслойный экран устраивается пленочно-глинистым. В конструктивном отношении он аналогичен двухслойному пленочному экрану. Разница состоит лишь в том, что нижний слой экрана выполняется из глинистого грунта, а верхний из пленки (см.рис.3.1,г).

ЗЛО. Толщина защитного слоя грунта или хвостов принимается из условий неповревдения пленки во время производства работ и обес-печешая надежной работы экрана в последующий период эксплуатации. Для однослойного и двухслойного экранов толщина защитного слоя при механической укладке должна быть не менее 0,5-0,8 м, а на откосах - 0,8 м.

3.11.    Откосы плотин, дамб и берегов отстойных прудов,соприка-сащиеся с водой, должны быть защищены в соответствии с требованиями СНиП 2.06.05-84 креплениями,рассчитанными на неблагоприятное воздействие ряда факторов: волн, льда, течений воды, плаваю-щих предметов, атмосферных осадков и др., при этом следует учитывать изменения уровня воды в хвостохранилшцо.

3.12.    Для строительства пленочных противофильтрационных экранов следует применять стабилизированную полиэтиленовую пленку по ГОСТ 10354-82, Данные о свойствах и параметрах полиэтиленовой пленки приведены в прил.7. Возможность использования нестабшшзи-рованной пленки должна быть обоснована в проекте.

3.13.    Полиэтиленовую ленту с липким слоем по ГОСТ 20477-75 надлежит применять для склеивания и устранения дефектов пленочных противофильтрационных устройств на горизонтальных участках ложа хвостохранилища, в котором содержатся нетоксичные промышленные стоки, при температуре наружного воздуха от 0 до 25 °С. В остальных случаях использование липкой полиэтиленовой ленты должно быть обосновано в проекте. Данные о свойствах и параметрах ленты приведены в прил.8,

3.14.    При сварке полиэтиленовой пленки экструдированной при-

13

садкой сварочным пистолетом ПСТ-2 и другими аппаратами применяется гранулы .полиэтилена низкой плотности марок 15803-020,11503-070, 11003-020, 11903-020 высшего или первого сорта. При сварке полиэтиленовой пленки ручным аппаратом РЭСУ-500 или аналогичными ему устройствами применяется пруток диаметром 4,0 ± 0,2 мм, изготовленный из материала свариваемой пленки.

3.15.    В качестве подкладок, предотвращающих прилипание расплавленного полиэтилена к контактной поверхности нагретого инструмента, следует использовать теплостойкие антиадгезионные материалы: фторопластовую пленку по ГОСТ 24222-80,целлюлозную пленку по ГОСТ 7730-74 или бумажную натуральную кальку по ГОСТ 892-70 толщиной от 0,05 до 0,15 ми.

3.16.    При устройстве сопряжения полиэтиленового элемента с сооружениями рекомендуется применять резиновые и резинотканевые пластины по ГОСТ 7338-77, шнур резиновый круглого и прямоугольного сечения по ГОСТ 6467-79, нефтяные изоляционные битумы по ГОСТ 9812-74, битумно-резиновую изоляционную мастику по ГОСТ 15836-79.

3.17.    Для обработки основания, подстилающего и защитного слоев можно использовать на участках произрастания тростника трихлор-ацетат натрия в количестве 150 кг/га или далапон - 25 кг/га; в местах произрастания смешанной растительности - атразин или мону-роя в количестве 25 кг/га, симазин или фенурон - 30 кг/га;на территориях расселения грызунов - хлорпикрин или крысид в количестве 30 кг/га.

3.18.    Толщину пленочного элемента исходя из условия обеспечения сплошности (неповрездаемости) следует определять по формуле [II

S = 0,1 dL$ep ^ *    (3.1)

где 8    - толщина пленки^мм; с(ь<ф - минимальный диаметр самой кру

пной фракции грунта, рассеянного стандартными ситами, мм; Кл - коэффициент эффективности дополнительных защитных прокладок, который следует принимать по табл.3.1 (при отсутствии прокладокК =1);<^-нагрузка, принимаемая для экрана как большее из двух значений,вычисленных для строительного (грунт защитного слоя,транспортные или уплотняющие механизмы) или эксплуатационного периодов (грунт защитного слоя, слой воды и аккумулируемые в хвостохранилище хвосты). Нагрузка определяется для строительного периода в зависимости от давления механизмов, передающегося защитному слою грунта, а для эксплуатационного периода от давления эаскладировакных на всю высоту хвостов.

14

Значение нагрузки от массы механизмов на пневматическом ходу еле -дует принимать по табл. 3.2 в зависимости от давления воздуха в шине, для механизмов на гусеничном ходу - по паспортным данным.

3.19. Толщину пленочного элемента по допускаемым напряжениям при рас-яжании от действия гидростатического давления следует определять по формуле

-    гидростатическое

-    модуль упругости принимается равным

больше -j d 4<>р» следует продолжать расчет по зависимости

£--0,586 dw'fte-.    (3.3)

Oqon

Если толщина пленочного элемента, рассчитанная по формуле (3.3), окажется больше die? , to толщину пленки*следует принимать равной -^daep

3.20.    Толщина пленочного элемента принимается равной наибольшей величине исходя из расчета по формулам (3.1 - 3.3) и округляется до ближайшей стандартной в сторону увеличения или уменьшения до Ъ%, во не менее 0,2 ш.

3.21.    Устойчивость откоса, имеющего пленочное противофилътрацион-ное устройство и грунтовый (или из хвостов) защитный слой.должна дополнительно проверяться на сдвиг грунта защитного слоя по полиэти-

15

леновому элементу.

3.22.    Устойчивость на сдвиг по пленочному элементу грунтового (или из другого материала) слоя толщиной менее 5 м следует считать обеспеченной, если

> (^)^огг ,    (3.4)

<?

где ^ - угол наклона напорной грани (пленочного элемента) к го риэонту; (Къ)?оп - допускаемый коэффициент запаса устойчивости грунта, величину которого следует назначить согласно СНиП 2.06. 05-84;    - коэффициент трения глатериала защитного слоя по по

лиэтиленовой пленке.

3.23.    При проектировании экранов хвостохраншшщ с гидростатическим напором на пленку до 0,1 МПа величина коэффициента трения

грунта основания (подстилающего слоя) и материала защитного слоя по полиэтиленовой пленке принимается по табл.3.3. При про-

Таблица 3.3

Грунт основания (подстилающего слоя) и материал защитных слоев : Коэффициент трения грунта основания (подстилающего слоя) и материала защитных слоев по полиэтилену^угб Коэффициент трения грунта по грунту Насухо В воде Песок мелкий 0,27-0,45 0,25-0,40 0,40-0,50 Песок крупный 0,27-0,45 0,25-0,40 0,60-0,70 Гравий 0,30-0,45 0,25-0,40 0,70-0,80 Глина 0,40-0,55 0,35-0,50 0,20-0,30 Суглинок 0,40-0,55 0,35-0,45 0,25-0,35 Супесь 0,35-0,55 0,30-0,50 0,35-0,40 Поролон 0,45-0,54 0,25-0,32 - Полиэтилен 0,40-1,0 0,49-1,0 - Полиэтилен с консистентной смазкой 0,08-0,10 0,08-0,10 — Бетон 0,29-0,39 0,25-0,35 - Рубероид 0,29-0,32 0,25-0,29 -

актировании экранов с напором выше 0,10 МПа величину надлежит определять экспериментальным путем.

3.24. Строительство пленочных противофильтрационных экранов в зависимости от конкретных условий должно осуществляться по схеме с предварительным соединением пленки и изготовлением ук-16

рушенных пленочных полотнищ в цехе или по схеме с расстилкой и соединением рулонов на экранируемой площади. Допускается использование обеих схем в пределах карт экранирования; при этом протяженность швов, соединяемых в полевых условиях, должна быть минимальной.

3.25- Строительство противофильтрационных экранов из полиэтиленовой пленки, как правило, следует выполнять при положительной температуре воздуха. При отрицательной температуре следует обеспечивать соответствие качества грунтов (материалов) подстилающего и защитного слоев.

Рис.3.2. Варианты конструкций узлов сопряжения пленочного про-тивофильтрационного элемента: I - сварной шов; 2 - полиэтиленовая пленка; 3 - защитный слой; 4 - пластичный грунт (бетоь), заполняющий штрабу (зуб); 5 - профиль из пластмассы; 6 - компенсирующая складка; 7 - заделанный край пленочного элемента; 8 - подстилающий слой иэ песка

17

3.26* Все работы по созданию пленочного противофилътрационно-го экрана должны оформляться актами освидетельствования скрытых работ.

3.27.    Для предотвращения контактной фильтрации между пленочным элементом и примыкающими бетонными сооружениями или грунтовым (скальным) основанием должны приниматься меры, обеспечивающие надежное водонепроницаемое сопряжение.

3.28.    Дри возможности развития больших и неравномерных осадок к деформаций сооружения, особенно в местах примыкания пленочного элемента к откосам, основанию отстойных прудов или бетонным сооружениям, надлежит предусматривать устройство компенсирующей складки.

3.29.    Сопряжение пленочного элемента с грунтовым ( скальным) основанием надлежит осуществлять с помощью штрабы или зуба, заполненных пластичным материалом (глиной, суглинком и т.п.) или бетоном (рис.3.2).

4. ТЕХНОЛОГИЯ СООРУЖЕНИЯ НРОТИВОФИЛЬТРАЦИОННОГО ЭКРАНА ИЗ ХВОСТОВ

4.1. С учетом условий заполнения хвостохранилищ, рельефа местности и условий осаждения хвостов из потока пульпы можно выделить следующие технологические схемы: попутную; о образованием застойной зоны; прудконую.

4.2.    Попутная схема намыва экрана. Попутная схема намыва экрана из мелких фракций хвостов применяется для хвостохранилищ, имеющих спокойный рельеф местности, с уклонами откосов и склонов ложа не более It)P (рис. 4.1).

4.3.    Технология заполнения хвостохраюшпца должна предусматривать транспортирование пульпы по магистральным и распределительным пульповодам, а схема заполнения может быть как от ограждающих дамб, так и с его верховья.

4.4.    Для сооружения качественного экрана из мелких фракций хвостов производится намыв раздельным способом, который заключается в следующем. В районе экранируемого участка хвостохраншшща \а распределительном (магистральном) пульповоде ввариваются выпуска, через которые поступает пульпа с мелкими фракциями хвостов для намыва экрана, а крупные частицы направляются для возведения ограждающих дамб, на участки ранее намытого из мелких фрак-чий хвостов экрана или в другие зоны складирования хвостов.

4.5.    Шпуска для намыва экрана устанавливаются диаметром от

18

Настоящие рекомендации разработаны лабораторией екоплуата-1ши хвостохранилпц института ЕИОПМ в соответствии о заданием зам.министра Мжнчермета СССР т.Антоненко Л.К. (письмо от 9.01.86; А 14 ДО). В рекомендациях излагаются основные требования, предъявляемые к противофильтрационным экранам хвоотохранилищ, конструктивные особенности и требования к производству работ, а также геофиаическио способы контроля качества грунтсплвяочных экранов.

Рекомендации составлены на основе обобщения отечественного опыта проектирования, строительства и эксплуатации хвостохранилпц, расочитаны на инженерно-технических работников проектных институтов,строительных организаций и эксплуатационных служб хвостовых хоаяйотв отрасли.

Рекомендации ооотавшш х.т.н., доц. В. Г. Мельник (раздел 1,2,4), м.н.о. Г.Г.Гончаров (раздел 2), н.о.Ф.Ф. Бородавко (раздел 3), х.г.-м.н. Ю.С.Погорелов (раздел 5), научные оотрудники М.И.Семушев, П.П.Засыпко, А. В. Умнов (раздел 5).

■V Всесоюзны! вау^г-ксследовательскяй я проектно-конструкторский ни статут по осушению месторождений полезных ископаемых, специальным горным работам, рупинтмой геолог»* в маркшейдерскому делу (ВИОГЕМ), 19$8*

T50 до 300 мм в зависимости от диаметра распределительного (магистрального) пульповода на расстояния 6-20 м один от другого и оборудуются запорной арматурой.

4.6. Попутная схема намыва экрана может выполняться без устройства специальных выпусков для намыва экрана, если предусматривается экранирование отдельных сильнопроницаемых участков ложа хвосто-хранклища. В этом случае используются выпуска для сброса пульпы на пляж хвостохраншшща. Сброс пульпы из этих выпусков производится на заданном (расчетном), необходимом для фракционирования, расстоянии от экранируемого участка.

4.7* Попутная схема позволяет намывать экран из мелких фракций на надводный и подводный склоны (откосы) и на любом участке хво-стохранкдища.

4.8.    Вследствие растекания потока пульпы и выпадения твердых частиц хвостов на заданном расстоянии формируется противофильтра-ционный экран из мелких фракций хвостов. Отложившиеся на откосе или в хвостохраншшще на разном удалении от места выпуска пульпы хвосты имеют разную крупность и плотность укладки, а следовательно, и водонепроницаемость экрана будет неодинаковой. Для определения расстояния при намыве экрана с заданными противофильтра -ционнымн характеристиками необходимо пользоваться методом расчета фракционирования при намыве хвостов или производить опытный намыв

С 28] .

4.9.    Количество одновременно работающих выпусков для намыва экрана из мелких фракций по попутной схеме определяется в каждом отдельном случае опытным намывом.

4.10. Для экранирования подводных участков лоха хвостохранили-ща по попутной схеме используется энергия движения воды к водозаборным сооружениям в процессе осветления. Исходя из известного положения о том, что скорость движения воды в прудке не должна быть больше гидравлической крупности частиц хвостов, формирующих проти-вофильтрационный экран, изменяя скорость течения воды в прудке,можно на сильнофильтрущих участках хвостохраншшща намывать экран из мелких фракций хвостов.

4. II. Для определения длины откоса, на котором необходимо размещать выпуск для формирования экрана, намываемого под воду на известном расстоянии, используется метод расчета фракционирования хвостов при подводном намыве или производится опытный намыв [291. При намыве экрана по попутной схеме следует обеспечить его устойчивость, определяемую по СНиД 2.06.05-84.

20

ОШЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Эксплуатация современных горно-обогатительных комбинатов выдвигает сложную проблему удаления и складирования отходов обогащения. Непрерывный рост объемов переработки бедных руд ведет к постоянному увеличению потребности в технической воде, вызывает необходимость строительства новых хвостохранилшц, увеличения их объемов¹ предназначенных для складирования отходов производства н получения оборотной воды. Опыт эксплуатации горно-обогатительных комбинатов-Криворожского бассейна, КМА, Коршуновского ГОКа и рада других предприятий 01расли показал? что потери воды на фильтрацию из хвостохранилшц достигают 90-95# от общих объемов воды в технологическом цикле обогащения руд. Наряду с ухудшением условий водоснабжения предприятий происходит загрязнение подземных вод,подтопление прилегающих к хвостохранилищам территории. Опасность и масштабы загрязнения- подземных вод стоками хвостохранюшщ являются одной из причин, сдерживающих>широкое внедрение флотационного способа обогащения железных руд.

Применяемые до настоящего времени способы инженерной защиты территорий в районе хвостохранилшц в виде систем открытых и закрытых дренажей или водопонижапцих скважин не решают в полной мере поставленных задач, а в раде случаев эти способы невозможно использовать, так как многие хвостохранилища размещены на территориях, малопригодных для сельского хозяйства: в балках, оврагах, поймах рек и других пониженных участках.

Как известно [13 J эффективными в данных условиях являются про-тивофильтрационные экраны, надежно защищающие территории от подтопления и загрязнения, а также позволяющие снизить потери технической воды на фильтрацию. В литературе имеются отдельные сведения о возможности применения на хвостохранилшцах экранов из глинисты грунтов, полимерных пленок, асфал тобетона и др. fl3] . Однако отсутствие нормативных документов по устройству противофильтрационных экранов на хвостохранилшцах сдерживает их применение.

Задача настоящей работы состоит в обобщении имеющегося опыта и составлении методических рекомендаций по проектированию и строитель-

стну экранов хвостохранилищ горно-обогатительных комбинатов металлургической промышленности.

Современные хвостохранилшца горно-обогатительных комбинатов Мин-чермета СССР предназначены для длительного складирования отходов обогащения,до 20 и более лет, а отдельные - на весь период отработки месторождения, и представляют собой территории в десятки квадратных километров, ограниченные ограждающими дамбами или естественными склонами. Выполнить экран на таких огромных площадях - довольно сложная инженерная задала. Методические указания по проектированию и строительству противофильтрационных экранов хвостохранилищ горно-обогатительных комбинатов рекомендуют применять не только местные строительные материалы и полимерные пленки, но и качественно новый тип экрана из мелких фракций хвостов обогащения руд.Основные принципы сооружения таких экранов исследованы и разработаны в институте ВИОГЕМ [[29] ."Основы водного законодательства Союза ССР я союзных республик", повышенные требования к охране окружающей среды предусматривают полное запрещение сброса загрязненной воды. Рекомендуемый экран из отходов обогащения позволит практически без подготовки основания выполнить протнвофильтрационное устройство при любом рельефе местности, значительно снизить капитальные затраты на его строительство.

I. ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ПРОтаВОйИЬТРАЦИОННШ КРАНАМ ХВОСТОХРАНИЛИЩА

ХЛ. Основные требования к противофильтрациояным устройствам в гидротехническом строительстве и их конструкциям определены СНИП 2.06.05-84.

1.2.    Хвостохранилшца отличаются от гидротехнических сооружений энергетического назначения целым рядом особенностей , определяющих дополнительные требования к противофильтрациояным экранам [2,8] .

1.3.    К экранам хвостохранилищ различных типов предъявляются еле дующие требования:

а)    прочность и устойчивость;

б)    возможность деформаций без нарушения сплошности;

э) водонепроницаемость;

г)    водостойкость;

д)    корроэионная стойкость;

е)    биостойкость;

ж)    долговечность;

з)    простота конструкции;

4

и)    минимальная трудоемкость, экономичность;

к)    возможность контроля качества работ.

1.4* К факторам, от которых зависят результаты технико-экономического анализа и выбор материала, конструкции и технология возведения экранов, относятся:

а)    рельеф чаши хностохранилища:

б)    геологическое строение ложа хранилища и гидрогеологические условия территории строительства,

в)    климат района и природные факторы;

г)    химический состав сбрасываемых в хранилище технологических и сточных вод,

д)    режим эксплуатации, технология укладки хвостов и способ заполнения емкости хвостохранилища;

е)    срок заполнения хвостохранилища, нагрузки на экран и гидростатический напор;

х) наличие противофильтрационных материалов и местных глинистых грунтов.

1.5.    Учитывая большое количество строительных материалов, используемых для противофильтрационных экранов, в настоящих рекомендациях не приводятся количественные показатели, устанавливаемые проектом в каждом отдельном случав с учетом конкретных условий для всех видов материалов.

1.6.    Экраны по роду применяемых материалов для хвостохранилнщ подразделяются на грунтовые, пленочные, грунтополимерные [3,4,9,15, 241 •

1.7.    По конструкции противофильтрационные экраны выполняются трех типов: однослойные, двухслойные и комбинированные.

1.8.    Однослойный экран представляет собой непрерывный слой слабопроницаемого материала, закрытый сверху защитным слоем, в качестве которого используется местный грунт либо хвосты обогащения.

1.9.    Двухслойные экраны состоят из двух непрерывных слабопроницаемых слоев. При хранении высокотоксичных веществ между слабопроницаемыми слоями экрана может устраиваться разделяющий их слой,выполняемый из песчано-гравелистого грунта с коэффициентом фильтрации не ниже 2 м/сут, служащий для перехвата и отвода профильтровавшейся через верхний водопроницаемый слой экрана загрязненной вредными веществами воды к насосной станции я снижения напора на второй слабопроницаемый сл^й.

1.10. Комбинированные экраны могут состоять из одного слоя пленочного и одного слоя глинистого материала иди одного слоя глинистого материала и двух слоев пленочного или асфальтового покрытия.

5

Сверху экран покрывается защитным слоем.

1.11.    Однослойные экраны допускают незначительные потери технической воды на фильтрацию из хвостохранилищ, поэтому их применение на хвостохранилищах флотационного обогащения, содержащих токсичные воды, ограничено и рекомендуется только по результатам расчетов миграций загрязнений из хвостохранилищ.

1.12.    Двухслойные и комбинированные экраны при безусловном выполнении проектной технологии производства работ являются водонепроницаемыми и должны рекомендоваться для хвостохранилищ флота -ционного обогащения, содержащих высокотоксичные загрязняющие компоненты.

1.13.    В зависимости от рельефа местности и гидрогеологической обстановки в условиях большой мощности фильтрующей толщи в основании и значительной проницаемости грунтов необходимо укладывать под экраном дренаж, обеспечивающий необходимое снижение уровня грунтовых вод.

2. ЭКРАНЫ ИЗ ГЛИНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ

2.1. Глинистые грунты (суглинки, глины), которые используются в качестве основного материала при сооружении противофильтрационного экрана, должны обладать после укладки и уплотнения низкими фильтрационными свойствами и высокой сорбционной способностью по отношению к токсичным компонентам.

2*2. По конструкции экраны из глинистых материалов могут быть однослойными, двухслойными (рис. 2.1). Толщину однослойного экрана следует назначить по расчету исходя ив допустимых градиентов напора и принимать равной не менее 0,5 м. В отдельных случаях при наличии надлежащего обоснования она может быть увеличена.Окончательная толщина экрана выбирается по результатам расчетов миграции загрязнений из хвостохранилищ, а также технико-экономических сопоставлений вариантов различных конструкций экранов £22,27 J*

2*3. Фильтрационный перенос растворов сопровождают физико-химические процессы, в результате которых изменяются свойства растворов и грунтов. При этом важную роль играют химическое взаимодействие и сорбционные процессы £12,14,16,1771 •

2*4. Диффузия компонентов раствора через экраны может происходить одновременно с фильтрацией и независимо от нее, причем плотность и влажность грунта в экране оказывают самое существенное вли яние на скорость диффузионного переноса.

Определенное значение в эффективности работы экрана имеет осмос

6

проявление которого особенно зависит от влажности экрана и напора грунтовых вод в основании.

2.5. При химическом воздействии компонентов растворов с грунтами возможно воз-

S

где V - скорость миграции компонентов раствора в грунте экрана; Ф - фактор, учитывающий скорость гравитационной фильтрации раствора через грунт; Г - фактор, учитывающий влияние сорбционных процессов; Д - диффузионная составляющая скорости миграции веществ; D - фактор, учитывающий осмотическое торможение миграции; X - фактор, учитывающий влияние химического взаимодействия грунта с растворами; 6 - фактор, учитывающий влияние влажности грунта в экране; С - фактор, учитывающий время службы эк

рана.

Таким образом, чтобы рассчитать скорость перемещения компонен-

7

тов раствора, надо определить влияние всех перечисленных факторов с учетом их взаимосвязи. Методы учета факторов, влияющих на миграцию химических соединений в грунтах экранов, приведены в прил. 1-4.

2.7.    При определении пригодности грунтов для устройства экранов учитываются следующие основные требования:

а)    грунты не должны проявлять суффозии при воздействии растворов, содержащихся в чаше хвостохранилища, напротив, желатель -ным является их кольматация за счет новообразований;

б)    коэффициент фильтрации грунтов должен быть не более 1*1СГ⁵ м/сут;

в)    грунты должны иметь сорбционную способность по отношению к токсичным компонентам;

г)    в грунтах при проникновении растворов не должны развиваться химические и микробиологические процессы, сопровождаемые выделением газообразных продуктов.

2.8.    Для защитного слоя, предохраняющего экран от пучения при замерзании или растрескивания при высыхании, следует применять хвосты обогащения или шламы и только при их отсутствии песчаные или гравелистые местные грунты, укладываемые слоем толщиной 0,5-1,2 м в зависимости от глубины промерзания грунта.

На откосах защитный слой экрана необходимо укреплять от раз-шва. Материалы крепления и защитного слоя должны выбираться в соответствии с действующими нормами и быть устойчивыми в условиях воздействия агрессивных промышленных стоков L22J .

2.9.    При устройстве экранов на откосг его допустимое заложение проверяется расчетом устойчивости. При этом, необходимо учитывать заложения откосов, допустимые по технике безопасности при работе на них механизмов, и принимать т ь* 3,5.

2Л0. Для наблюдений за работой противофильтрационных устройств различных типов и конструкций, режимом уровней и миграцией стоков в грунтовых экранах и сооружениях Ш класса и грунта оснований следует предусматривать сеть наблюдательных скважин,оборудованных пьезометрами и другой специальной контрольной аппаратурой.

2. II. Исследования грунтов, предназначаемых для создания экранов и защитного слоя, являются частью общих инженерно-геологических изысканий для строительства хвостохранилища [ 25 J . При этом образцы грунтов должны подвергаться испытаниям с определением

Физико-механических свойств: гранулометрического состава,удельного веса, плотности естественного сложения, максимальной плот-

8

ности при оптимальной влажности (стандартное уплотнение).естественной влажности, коэффициента водонасшцения. пределов и числа пластичности;

водно-физических свойств: коэффициентов фильтрации в естественном и уплотненном состояниях, полной влагоемкости, максимальной молекулярной вдагоемкости. значений давления набухания, разыскания в воде:

Физико-химических свойств: химического и минералогического состава водорастворимых солей, содержания органических примесей, емкости и состава обменного комплекса;

механических свойств: угла внутреннего трения, коэффициента сцепления, компрессионных свойств.

2.12. Технология сооружения глинистого экрана состоит из следующих основных операций: подготовки основания под экран; разработки грунта в карьере; укладки и послойного уплотнения грунта; устройства защитного слоя.

2.13* Подготовительные работы включают корчевку пней, удаление леса и кустарника, уборку камней, растительного слоя на участке экранирования хвостохранилища. Шурфы, разведочные скважины и другие выемки в пределах чаши следует тщательно тампонировать,выклинивающиеся подземные воды перехватывать и организованно отводить с территории хвостохранилища.

2Л4. Выбор карьера для разработки грунта должен производиться с учетом требований проекта и результатов их испытаний. Запас грунта в карьере должен быть не менее 1,3 объема экрана.

2.15.    При устройстве глинистых экранов следует применять механизированные способы послойной укладки грунтов с последующим послойным их уплотнением. Допускается также метод устройства экрана путем отсыпки глинистого грунта в воду, если это окажется целесообразным, при соответствующем технико-экономическом обосновании.

2.16.    Укладка глинистого грунта в экран производится после выл од нения работ по подготовке основания и принятия его по акту. Грунты основания экрана перед укладкой глинистого слоя необходимо увлажнять либо подсушивать до влажности, близкой к оптимальной, и уплотнять непосредственно перед укладкой экрана.

2.17.    При строительстве экрана слой грунта разравнивается до проектной толщины с необходимым уклоном, предусмотренным водоотвод-ними мероприятиями. Толщину каждого слоя при послойной укладке следует принимать равной 0,25-0,30 м. При строительстве глинистых экранов рекомендуется укладывать не менее трех слоев грунта, что необходимо для надежного перекрытия стыков смежных захваток по всей

9

1

Разра0отка рекомендаций по заполнению хвостохранилища Лебединского ГОКа. Отчет о НПР/ШОГЕМ. ¹ ГР 78004017,Инв.И Б847690. Белгород, 1980, с.134.

3