Спосіб створення греблі хвостосховища

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано на металлургических и горно-обогатительных предприятиях при создании плотин хвосто хранилищ. Известен способ возведения плотины хвостохранилища, включающий устройство дамб обвалования из ранее заскладированных хвостов с последующим намывом плотины хвостами, подаваемыми в хвостохранилище [Евдокимов Π Д., Сазонов Г.Т. / Проектирование и эксплуатация хвостовых хозяйств обогатительных фабрик. М., Недра, 1978, с. 213-217]. Недостатком известного способа является низкая прочность и устойчивость плотины. Известен способ возведения плотины хвостохранилища, включающий отсыпку упорной призмы гравийными (щебенистыми) и крупнообломочными грунтами вскрыши рудного месторождения, намыв тела плотины складируемыми хвостами, крепление низовых и верхо вых откосов скальным грунтом вскрыши рудного месторождения [Рекомендации по проектированию и строительству шламонакопителей и хвостохранилищ металлургической промышленности. М., Стройиздат, 1986]. Недостатком известного способа возведения плотины хвосто хранилища являются низкие прочность и устойчивость плотины, а также ее невысокая способность к аккумулированию (накоплению) хвостов. Упорные призмы должны обладать значительной прочностью и устойчивостью к воздействию больших сосредоточенных потоков пульпы при намыве тела плотины, а также воспринимать без разрушений значительную часть сил, действующи х на плотину при эксплуатации хвосто хранилища. Результирующая этих сил является для упорной призмы усилием сдвига. Крепления низовых и верховых откосов выполняют с целью надежного предупреждения тела плотины от распыления ветром, размыва дождевой водой и хвостовой пульпой. Для гравийных (щебенистых), крупнообломочных и скальных грунтов вскрыши рудного месторождения используемых для отсыпки упорной призмы и крепления откосов характерны, как правило, нулевая сцепляемость и низкая пористость кусков. Нулевая сцепляемость кусков грунтов вскрыши рудного месторождения обуславливает низкую способность упорных призм к сопротивлению усилию сдвига и невысокую устойчивость креплений откосов от размыва хвостовой пульпой и дождевыми водами. Объемы крепления откосов (в основном, верховых) упорной призмы являются дополнительными емкостями для складирования хвостов. Но вследствие низкой пористости грунтов вскрыши рудного месторождения при фильтрации пульпы через крепление верховых откосов и, частично, упорную призму хвосты замывают, в основном, объем пространства между кусками. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа возведения плотины хвостохранилища путем увеличения сцепления и пористости материала упорной призмы и крепления откосов за счет того, что отсыпку упорной призмы и крепление откосов выполняют неклассифицированными сталеплавильными шлаками, в результате чего повысится прочность и устойчивость плотины хвостохранилища, а также увеличится способность плотины к аккумулированию хвостов. Поставленная задача решается тем, что в способе возведения плотины хвостохранилища, включающем отсыпку упорной призмы, сооружение тела плотины, крепление откосов, отсыпку упорной призмы и крепление откосов выполняют неклассифицированными сталеплавильными шлаками со средневзвешенным диаметром куска 15,1-19,3 мм и отношением средневзвешенных диаметров кусков более 60 мм и менее 10 мм -22.1:126,2:1. Сталеплавильные шлаки представляют собой силикатный расплав, образующийся в процессе плавки стали. В зависимости от химического состава и условий остывания, шлаки могут быть высоко- или среднепористыми и ноздреватыми. За счет сравнительно высокого содержания тонкого материала, отличающегося вяжущими свойствами, неклассифицированные сталеплавильные шлаки склонны к самоцементации и. в соответствии с ГОСТ 334483, относятся к гидравлически активным материалам. Использование сталеплавильных не-фракционированных шлаков, склонных к самоцементации, для отсыпки упорной призмы и креплений откосов обеспечит образование внутри объема последних пространственных конструкций, в которых крупные куски шлака прочно сцементированы между собой в нескольких плоскостях. Образование пространственных конструкций повышает сцепление материала и, как следствие, увеличивает его сопротивление сдвигу. В результате этого повышается прочность крепления откосов и упорной призмы по отношению к действующим на плотину хвосто хранилища основным силам: волновому воздействию, распылению ветром, размыву дождевыми водами, гидростатическому давлению воды, собственному весу плотины и т.д. и, в целом, повышаются прочность и устойчивость плотины хвостохранилища. При фильтрации пульпы через крепление верховых откосов и, частично, упорную призму, выполненных из сталеплавильных шлаков с ноздревато-пористой структурой, хвосты будут замывать не только пространство между кусками шлака, но также поры и углубления в самих кусках шлака, что будет способствовать увеличению объема для аккумулирования (накопления) хвостов и в целом будет способствовать увеличению срока службы хвосто хранилища. Авторами экспериментально определены оптимальный гранулометрический состав сталеплавильных нефракционированных шлаков для создания плотины хвостохранилища и результаты приведены в таблице. Из данных таблицы следует, что при средневзвешенном диаметре куска 15,1-19,3 мм и отношении средневзвешенных диаметров кусков крупнее 60 мм и мельче 10 мм - 22,1:1-26,2:1, сопротивление сдвигу и аккумулирование (накопление) хвостов образца из неклассифицированных сталеплавильных шлаков максимальные. При изменении средневзвешенного диаметра куска и указанного отношения относительно оптимальных в сторону увеличения или уменьшения, сопротивление сдвигу и способность к аккумулированию (накоплению) хвостов образца неклассифицированного сталеплавильного шлака снижается. По способу прототипа сопротивление сдвигу и способность к накоплению хвостов образца из скальных грунтов вскрыши рудного месторождения минимальное. При уменьшении средневзвешенного диаметра куска менее 15,1 мм и отношение средневзвешенных диаметров кусков крупнее 60 мм и менее 10 мм менее 22,1:1 снижение сопротивления сдвигу образца объясняется низкими сцеплением и углом внутреннего трения для тонкого материала; снижение аккумулирующей способности образца обусловлено: более плотной укладкой тонкого материала, вследствие чего снижается объем пространства между кусками шлака, пригодный для замыва хвостами, а также увеличением доли тонкого, гидравлически активного материала, образующего при цементации сплошные, практически беспоровые массивы. При увеличении средневзвешенного диаметра куска более 19,3 мм и отношения средневзвешенных диаметров кусков крупнее 60 мм и менее 10 мм более 26,2:1 снижение сопротивления сдвигу образца объясняется снижением содержания гидравлически активной мелочи, образующей при цементации прочные связи между крупными кусками; снижение аккумулирующей способности образца обусловлено увеличением доли объема образца, занимаемого крупными кусками шлака, а также опережающим ростом объема крупных кусков шлака по сравнению с увеличением объема раковин и пор (каналов) на поверхности этих кусков. Предложенный способ осуществляют следующим образом. Из неклассифицированных сталеплавильных шлаков со средневзвешенным диаметром куска 15,1-19,3 мм и отношением средневзвешенных диаметров кусков более 60 мм и менее 10 мм - 22.1:1-26,2:1 отсыпают упорную призму. Из отходов обогащения сооружают тело плотины хвостохранилища. Верховые и низовые откосы плотины укрепляют неклассифицированными сталеплавильными шлаками со средневзвешенным диаметром куска 15,1-19,3 мм и отношением средневзвешенных диаметров кусков более 60 мм и менее 10 мм - 22,1:1-26,2:1. Предложенный способ может быть реализован в промышленных условия х. Пример. Рядовую смесь мартеновского шлака со средневзвешенным диаметром куска 17,0 мм и отношением средневзвешенных диаметров кусков более 60 мм и менее 10 мм - 24.0:1 из отвалов металлургического завода транспортировали самосвалами БелАЗ-540 и разгружали на площадке, предназначенной для образования упорной призмы плотины хвостохранилища. Разгрузку самосвалов осуществляли таким образом, чтобы объем складируемого шлака имел в разрезе форму призмы высотой 5,0 м (1, чертеж). После сооружения упорной призмы (1, чертеж) из ранее заскладированных крупнозернистых хвостов обогащения железных руд методом отсыпки бульдозером Т-330 и разгрузки самосвалами БелАЗ-540, возводили тело плотины (2, чертеж). Крепление верховых (3, чертеж) откосов плотины выполняли рядовой смесью мартеновского шлака со средневзвешенным диаметром куска 17,0 мм и отношением средневзвешенных диаметров кусков более 60 мм и менее 10 мм - 24,0:1 методом отсыпки слоя шлака толщиной 1,0 м по периметру плотины. Таким образом, заявляемый способ создания плотин хвосто хранилища позволяет повысить прочность и устойчивость плотин хвосто хранилища, а также их способность к накоплению хвостов.