Осушение и водоотлив

Настоящим проектом предусматривается сохранение существующего способа осушения поля разреза с использованием насосной установки СНП-50/80.

Большую площадь месторождения занимают болота и озера. Эти поверхностные воды могут затруднять ведение горных работ, особенно находящееся рядом озеро Арыылаах.

Кроме поверхностных вод, на месторождении отмечены два горизонта межмерзлотных, слабонапорных вод, которые встречены в скважинах РК-31 и РК-38, соответственно на глубине 24,55 и 89,55 м, на горизонтах с абсолютными отметками 80,0 и 89,55 м.

Межмерзлотные воды приурочены к пластам угля, слабонапорные, и дебит их небольшой -0,8−1,0 м?/час. В связи с тем, что рельеф поверхности на участке месторождения имеет тенденцию к понижению, с целью предупреждения затопления разреза водами озера Арыылаах в настоящее время сооружена дамба, препятствующая возникновению аварийной ситуации. Дамба находится в пределах контура месторождения, поэтому, для обеспечения полноты извлечения запасов угля дамбу необходимо перенести. Необходимые объемы по формированию дамбы составляют при длине 300 м — 7500 м³. В таб. 1 представлены параметры защитной дамбы, а на рис. 1 — ее поперечное сечение.

Таблица № 11. Параметры защитной дамбы.

Проектом предусматривается сооружение защитной дамбы следующей конструкции:

• а) тело дамбы земляное, из вскрышных пород, укладываемых послойно (0,5−0,7 м), с уплотнением грунта бульдозерами в теплый период года. Предусматривается устройство противофильтрационной завесы (ядра), выкладываемого в осенний период из связных грунтов или глинистых пород, имеющих до 30% включений;
• б) заложение откосов: мокрого 1:3, сухого 1:2;
• в) превышение гребня дамбы над горизонтом подтопа не менее 1,0 м;

Речные гидротехнические сооружения по капитальности разделяются на пять классов [15]. В данных условиях применяются плотины 111−1У классов. На водонепроницаемом основании возводятся следующие типы плотин: однородные, с пластичным или жёстким экраном, с ядром, с диафрагмой и из разнородных пород.

Однородные земляные плотины сооружаются из водонепроницаемых пород, добываемых в районе строительства: суглинков, лессов и тяжелых глин, насыщенных водой до нижней границы пластичности.

Плотины с экраном, ядром и диафрагмой применяются в случае, если тело плотин возводится из водопроницаемых пород (пески, супеси). Назначение экрана, ядра и диафрагмы — уменьшение фильтрации воды через тело плотины. Экраны применяются преимущественно из суглинка, смеси глины (до 40%) и песка, глинобетона, смесь глины (24%), песка (36%), гравия (40% по объему) и торфа.

Для защиты от промерзания, в случае необходимости, экран покрывается защитным слоем гравийно-песчаной смеси. Толщина пластичного экрана применяется не менее 0,8 м вверху, а внизу — не менее 0,1 Нсл (где Нсл — высота горизонта воды, м).

Земляные плотины из разнородных пород строятся при отсутствии нужного объема однородных пород. Водонепроницаемые породы в этом случае укладываются на верховой (напорной) стороне.

Расчет параметров дамбы. Исходные данные:

• 1. Ширина гребня дамбы В = 5,0 м.
• 2. Заложение откосов дамбы: мокрого 1:3, сухого 1:2.
• 3. Превышение гребня дамбы над горизонтом подтопа 1,0 м.
• 4. Высота дамбы Н = 4 м.
• 5. Коэффициент фильтрации грунтов, используемых для строительства дамб Кф = 4,0 м/сут.

Ширина основания дамбы:

Во = В + Н (сtgу + сtgu) = 5,0 + 4,0 (3,0 + 2,0) = 25,0 м, где у, u — углы откосов дамбы.

Ширина основания дамбы, исходя из расчета на скольжение и опрокидывание:

((g * K)/(? * k)) * h = ((1000 * 10)/(1900 * 1,0)) * 3= 15,8.

где: g — удельный вес воды, кг/м³;

hн — напор воды перед дамбой, м;

К — коэфф. безопасности на скольжение;

u — объемный вес материала, из которого выполняется дамба, кг/м;

g — коэфф. трения по основанию.

Как видно из расчета, В < Во, что позволяет судить об устойчивости дамбы.

Сечение дамбы, определенное расчетом, равно 62,5 м?.

Оценка местной устойчивости откосов Основываясь на многолетнем опыте строительства и эксплуатации грунтовых плотин при отработке россыпных месторождений с заложениями мокрого откоса 1:3 и сухого 1:2, проводим проверку опасности вымывания и сползания частиц грунта по откосу.

Условие равновесия в проекциях всех сил на линии откоса записывается следующим образом [18]:

Jr * sinQ1 + Jo * sinQ1 = (Jr * cosQ1 — Jo * sinQ1 * tg a) tg f,.

откуда коэфф. внутреннего трения грунта:

tgf = ((Jr+Jo)sinQ1) / (Jr *cosQ1-Jo * sinQ1* tg a)= (Jr+Jo) / (Jr * ctgQ1-Jo * tg a).

В точке высачивания угол, а = 0 и.

tgf > ((Jr+Jo)/Jo) * tgQ1? 2tgQ1.

или.

tgQ1? ? tgf.

Вводя нормативные коэффициенты условий работы «m» и сочетания нагрузок «nс», получим:

tgQ1? ? tgf * nc/m.

горный карьер местороджение вскрышной Для грунтовых плотин «m» и «nс» принимаем равным 1.

Q1 — угол наклона откоса плотины, град; f — угол внутреннего трения, град.

При m 1:3, Q1=18,4;

При m 1:2, Q1=26,6.

Угол внутреннего трения суглинисто-песчаных грунтов [18]: влажного -35−40°; сухого — 40−50°.

Для откоса m 1:3 условие:

tg18,4 < ½tg35 0,333 < 0,35 — выполняется.

Для откоса m 1:2 условие:

tg26,6 < ½tg45 0,5 = 0,5 — выполняется.

Расчет фильтрационной прочности тела плотины.

Расчет производим, исходя из наибольшего напора, действующего на плотину.

Необходимо выполнение условия:

Le, m < (1/Jr) * Lcm. m,.

где.

Lе, m — действующий средний градиент напора в расчетной области фильтpации — зоне высачивания;

Lст.m — критический средний градиент напора, принимаем таблично (суглинок — 4-:-1,5);

Jn — коэфф. надежности по ответственности сооружения по СНиП 2.06.01−86.

Для плотин III-IV класса Jn = 1,15-:-1,10.

4−1< (1 / 1,15)*4,3 < 3,47, 1,15.

т.е. фильтрационная прочность обеспечена.

Ожидаемый приток воды складывается из атмосферных осадков, ливневых и паводковых вод и незначительного притока межмерзлотных вод. Величина ожидаемого притока в разрез определяется из выражений:

Qmах.снег = (hср. * Fp * U) / (d * t), м?/час.

Qmах.лив. = (hсут. * Fр * U) / t, м?/час.

Где.

hср — среднее количество осадков, выпадающих в зимний период, мм;

hсут. — количество осадков, выпадающих за сутки, мм;

Fр — площадь водосбора разреза, м²;

d — время снеготаяния, дней;

t — время, за которое необходимо откачать поступающую воду, час;

U — коэфф. внутрикарьерного стока, 0,5−0,7.

Распределение количества осадков, выпадающих по месяцам года за период наблюдения с 1953 по 1960 гг., в п. Нюрба представлено в табл. 2.

Таблица № 12. Годовое распределение количества осадков.

Среднее количество осадков, выпадающих в зимний период (с учетом испарения) равно 119,5 мм. Максимальная сумма осадков за сутки, в районе месторождения достигает 52 мм. Время интенсивного снеготаяния 20 дней по 14 часа.

Qmаx.cнег = (0,119 * 124 485 * 0,6) / (20 * 24) = 18,5 м?/час.

Qmах.лив. = (0,052 * 124 485 * 0,6) / 24 = 161,8 м?/час.

Среднегодовой приток в разрез за счет атмосферных осадков подсчитывается по формуле: