Проектные решения хвостохранилища Олимпиадинского горно-обогатительного комбината

Содержание Введение

1. Общая характеристика предприятия

2. Природно-климатические условия района

3. Исходные данные для проектирования

4. Существующие сооружения и системы хвостового хозяйства

5. Проектируемые сооружения и системы хвостового хозяйства

5.1 Обоснование проектируемой схемы хвостового хозяйства

5.2 Основные положения по организации раздельной технологической схемы складирования промышленных отходов

5.3 Хвостовое хозяйство

5.3.1 Системы пульпоподготовки и гидротранспорта хвостов

5.3.2 Система водоотведения

5.3.3 Система оборотного водоснабжения

5.3.4 Реконструируемый накопитель

5.3.5 Система перехвата фильтрационных вод ограждающей дамбы

5.3.6 Система контрольно-измерительной аппаратуры накопителя

5.3.7 Эксплуатационные автодороги

5.3.8 Система энергоснабжения и освещения накопителя и площадок насосных станций

5.4 Технологическая схема хвостового хозяйства

5.4.1 Складирование хвостов из гидрометаллургического цеха № 1(ГЦ- 1)

5.4.2 Складирование «мокрых» хвостов обогатительной фабрики № 3 из гидрометаллургического цеха № 2

6. Системы подготовки пульпы и гидротранспорта промышленных отходов

6.1 Комплекс сгущения

6.2 Система гидротранспорта промышленных отходов из гидрометаллургических цехов № 1 и № 2

6.3 Транспорт и укладка «сухих» промышленных отходов

7. Моделирование фильтрации из накопителя

7.1 Ввод исходных данных в программу расчета

7.2 Определение расхода фильтрации

8. Основные технические решения накопителя

8.1 Контрольно — измерительная аппаратура

9. Системы оборотного водоснабжения

10. Система водоотведения накопителя

11. Наращивание и эксплуатация накопителя

12. Экономическая часть

13. Нормативно — правовая база

13.1Федеральный закон «Об охране окружающей среды» от 10.01.2002 № 7-ФЗ

13.2 Федеральный закон «О лицензировании отдельных видов деятельности» от 08.08.2001 № 128-ФЗ

13.3 Закон РФ «О недрах» от 21.02.92 № 2395−1 от 12.06.90

13.4 СНиП 33−01−2003 «Гидротехнические сооружения. Основные положения»

13.5 СНиП 3.06.04−91 «Мосты и трубы»

13.6 СНиП 3.02.01−87 «Земляные сооружения, основания и фундаменты»

13.7 СНиП 2.01.28−85 «Полигоны по обезвреживанию и захоронению токсичных промышленных отходов. Основные положения по проектированию»

13.8 СНиП 3.01.01.85 «Организация строительного производства»

13.9 СНиП 3.01.03.-84 «Геодезические работы в строительстве»

13.10 ПБ 03−438−02 «Правила безопасности гидротехнических сооружений накопителей жидких промышленных отходов»

Заключение

Список использованных источников Приложение Введение Твердые и жидкие отходы образуются на всех промышленных предприятиях. При обогащении руд черных и цветных металлов образуется значительное количество мелкоизмельченной пустой породы — хвостов.

Накопление, хранение, утилизация и консервация дисперсных промышленных отходов — хвостов рудообогащения является одной из наиболее актуальных экологических проблем. Экологически обоснованные технологии обращения с такими отходами во многом определяют современный уровень охраны окружающей природной среды и рационального природопользования.

С целью предотвращения загрязнения окружающей природной среды, а также для отстаивания, осветления, испарения, доочистки и накопления при повторном использовании в системе водооборота или перед сбросом в водоемы сточные воды аккумулируют в специально подготовленных емкостях — накопителях.

Накопители — сооружения, предназначенные для накопления и длительного хранения указанных отходов с последующей их утилизацией в качестве вторичного минерального сырья, они должны соответствовать современным экологическим требованиям, быть достаточно надежными и экономичными. Необходимо минимизировать утечки загрязненных вод из накопителей, обеспечить устойчивость ограждающих дамб и безопасную эксплуатацию сооружения в целом. Поэтому проектирование дамб, противофильтрационных, дренажных и других конструктивных элементов накопителей является важнейшей составной частью природоохранных мероприятий при складировании и длительном хранении дисперсных промышленных отходов. При строительстве накопителей в суровых климатических условиях (Центральная и восточная Сибирь, Енисейский Север, Якутия, Колыма) в проектах накопителей необходимо предусматривать теплозащитные мероприятия и учитывать специфические особенности вечной мерзлоты.

В данной дипломной работе рассматриваются основные проектные решения хвостохранилища Олимпиадинского горно-обогатительного комбината (ГОКа), расположенного на территории Северо-Енисейского района Красноярского края.

Хвостохранилище — комплекс сооружений, предназначенных для складирования хвостов — тонкоизмельченной пустой породы, образующейся при обогащении руд на горнорудных предприятиях. Хвосты поступают в хвостохранилище в виде пульпы с отношением количества твердых минеральных частиц к воде, достигающим 1:15 — 1:30. Твердые частицы осаждаются, а осветленная вода отводится для повторного использования или сбрасывается в водоем. В состав хвостохранилища входят первичная дамба и дамбы последующих ярусов наращивания, противофильтрационные устройства, дренажи, водосбросные сооружения, системы гидротранспорта и пылеподавления.

Необходимость проведения реконструкции систем и сооружений хвостового хозяйства Олимпиадинского ГОКа обусловлена исчерпанием емкости ограждающих и водоотводных сооружений существующего хвостохранилища, увеличением суммарного объема переработки руды на предприятии.

1. Общая характеристика предприятия Основным видом деятельности Олимпиадинского горно-обогатительного комбината является добыча полезных ископаемых на месторождениях, и переработка их на обогатительных фабриках. По объёмам сырьевой базы и производства предприятие входит в число крупнейших мировых компаний по добыче полезных ископаемых. Месторождения, разрабатываемые компанией, расположены в Красноярском крае, Иркутской, Магаданской, Амурской областях и Республике Саха (Якутия). Компания была создана в 1980 г как артель старателей.

С 1983 г артель принимает участие в изучении и освоении Олимпиадинского месторождения. В начале 1990;х г артель преобразована в закрытое акционерное общество, которое в 1994 г получило лицензию на добычу полезных ископаемых. В 1996 г компания завершила строительство и запустила в эксплуатацию первую технологическую линию Олимпиадинского горно-обогатительного комбината (ГОК) — обогатительную фабрику № 1 (ОФ-1), в 2001 г вступила в строй вторая технологическая линия — ОФ-2, что значительно повысило эффективность разработки месторождения. Горно-обогатительный комплекс ведет добычу и переработку запасов руды Олимпиадинского и Местного месторождений.

Основной объем добычи приходится на карьер Глубокий Олимпиадинского месторождения, мощностью 17 млн. м³ по горной массе. Глубина Глубокого карьера в настоящее время превысила 300 м, а диаметр на уровне дневной поверхности — 1,2 км. Отработка карьера ведется крутыми слоями с выделением этапов. Высота рабочего уступа — 10 м, нерабочего в предельном положении 20 и 30 м, углы откосов рабочих уступов — 80 — 75 град, нерабочих строенных — 75 град. Ширина рабочих площадок меняется от минимальной величины 30 м до 80 — 100 м. Среднегодовое понижение горных работ превышает 40 м/г.

Олимпиадинский ГОК имеет развитую инфраструктуру, включающую карьер открытой добычи руды, три обогатительные фабрики, промплощадку (РМЗ, гаражи, котельная, склады, АБК и пр.), жилищный комплекс.

2. Природно-климатические условия района Административно Олимпиадинский горно-обогатительный комбинат, включая месторождение и площадку накопителя обогатительных фабрик № 1,2,3 (ОФ — 1,2,3), расположен на территории Северо-Енисейского района Красноярского края.

Географически район относится к центральной части Енисейского кряжа и представляет из себя расчлененное низкогорье, вытянутое в северо-западном направлении.

Сейсмичность района — 7 баллов. Район относится к зоне средней тайги с резко континентальным климатом. Зима продолжительная и холодная. Лето короткое и жаркое. Устойчивый снежный покров устанавливается в конце сентября — начале октября и, как правило, лежит до середины мая начала июня. Число дней в году с устойчивым снежным покровом — 223.

Абсолютная минимальная температура самого холодного месяца января — минус 61 °C, максимальная температура наиболее жаркого периода года (июль) — плюс 34 °C, среднегодовая — минус 5−6 °С.

Средняя температура наиболее холодной пятидневки — минус 48 °C, наиболее холодных суток — минус 50 °C. Общее среднее число дней с отрицательной температурой — 242 дня. Вечная мерзлота в районе расположения накопителя отсутствует.

Повторяемость ветров характеризуется преобладающим влиянием юго-западных, западных, северо-западных и южного направлений — соответственно более 37%, 15%, 10% и 16%. Среднегодовая скорость ветра — 3,5 м/сек. Максимальная скорость ветра 5%-ой обеспеченности — 26 м/сек. Средняя относительная влажность воздуха — 74%. Суммарное среднее годовое количество осадков — 514 мм, максимальное — 571 мм.

Гидрогеологические условия участка характеризуются наличием грунтовых (порово-пластовых) вод в рыхлых делювиальных и элювиальных отложениях и пластово-трещенных вод в коренных породах. Гидравлически эти воды связаны между собой.

Во время проведения инженерно-геологических изысканий водоносный горизонт порово-пластовых вод делювиальных отложений был вскрыт на глубине 2,3 — 2,5 м в долине ручья Сухой.

Водоносный горизонт образований коры выветривания развит преимущественно на склоновых участках и в тектонически ослабленных зонах. Глубина залегания воды в долинах ручьёв от 4,0 — 5,0 м и от 9 до 20 м и больше на склонах. Воды горизонта слабонапорные. Питание водоносного горизонта происходит за счёт атмосферных осадков и перетоков из смежных водоносных подразделений. Разгрузка осуществляется в гидрографическую сеть. Водовмещающими породами являются кварц-слюдистые сланцы выветрелые до дресвяного, щебенистого, дресвяно-щебенистого грунта с супесчаным заполнителем и перетоков из смежных водоносных подразделений. Воды по химическому составу гидрокарбонатные, реже сульфатные натрий-калиевые, реже кальциевые с минерализацией до 1 г/л.

Распределение испарения с поверхности воды зависит от климатических условий года и в среднем составляет в мае — около 18% суммарного количества, в июне — 29,2%, в июле — 24,4%, в августе — 23,3%, в сентябре — 16,3%, в октябре — 6,8%. Подземные воды встречены на глубине 8,0 м, установление их на глубине 8,2 м.

Воды при периодическом погружении железобетонных конструкций слабоагрессивные по содержанию хлоридов. По водородному показателю, сумме хлоридов и сульфатов при свободном доступе кислорода воды среднеагрессивные по отношению к конструкциям из металла.

К неблагоприятным физико-геологическим явлениям относятся заболачивание долин ручьев на предполагаемых к строительству участках русловых дамб, наличие родников на склонах в зонах тектонических разломов, способствующих развитию местных оползневых процессов, а также склоновые стоки дождевых и паводковых вод, которые приводят к образованию промоин на бортах долин. В период паводков и интенсивных осадков в пределах промплощадки возможно формирование водоносного горизонта в крупнообломочных отложениях и в скальном массиве в зоне открытой трещиноватости. В геологическом строении площадки принимают участие четвертичные техногенные, делювиальные, аллювиальные и элювиальные отложения, а также верхнепротерозойские образования сухопитской серии, имеющие различный петрографический состав и условия залегания. В долине руч. Ивановский при выполнении изысканий обнаружены породы магматического комплекса, представленные гранито-гнейсами. Особенностью литологического строения делювиальных отложений, расположенных в виде покровного чехла на склонах долины накопителя, является не отсортированный разнообразный состав, представленный щебенистыми, дресвяными грунтами с супесчаным и суглинистым заполнителем, на 25−50% - суглинками и супесями с различным содержанием крупнообломочных включений. В нижней части склона залегают грунты более крупных фракций, выше по склонам размеры фракций уменьшаются. Крупнообломочный материал состоит из слабои сильновыветрелых кварцев, кварце-слюдистых, кварце-серицитовых и графито-слюдистых сланцев, а также гранито-гнейсов.

Толщина слоя делювиальных отложений изменяется от 0,50 до 10,0 м. Породы горного аллювия расположены в основном в пределах чаши накопителя и являются следствием перемещения водных потоков. Отложения горного аллювия представлены галечниковыми и гравийными грунтами с суглинистым и супесчаным заполнителем. Общая мощность отложений горного аллювия изменяется от 1,0 до 7,0 м.

Толща грунтов основания проектируемых сооружений до разведанной глубины, является неоднородной, в ее пределах выделяется 3 инженерно-геологических элемента:

— ИГЭ-4 -" Рухляковая" кора выветривания с реликтовой сланцеватой текстурой, представленная щебенистым грунтом с суглинистым твердым заполнителем до 50% с частыми тонкими прослоями и линзами суглинков твердых;

— ИГЭ-5 — Хлоритовые сланцы выветрелые до щебенистого грунта более крупных размеров с суглинистым, прослоями, супесчаным твердым заполнителем 15−35%;

— ИГЭ-6 — Кварц-слюдистые сланцы прочные, слабовыветрелые, трещиноватые.

Несущими грунтами основания проектируемых сооружений могут служить грунты инженерно-геологических элементов — 4, 5, 6.

Нормативная глубина сезонного промерзания грунтов составляет для крупнообломочных грунтов 3,30 м, для глинистых грунтов — 2,80 м.

В тектоническом отношении участок накопителя является частью Сухой синклинали. Площадка накопителя располагается непосредственно в долине ручьев Сухой, Ивановский, Быстрый, которые входят в бассейн реки Медвежья. Поймы ручьев заболочены и располагаются в межгрядовом пространстве прилегающих сопок. Склоны бортов долины в основном пологие с уклонами до 20% и покрыты смешанным лесом высотой до 15 м.

На участке ограждающей дамбы и за её пределами вниз по течению ручья Сухой выделено три тектонических нарушения магматической породы, имеющих сбросовый и сбросово-сдвиговый характер, северо-восточного и северо-западного направления, осложненные многочисленными трещинами.

Основание основной ограждающей дамбы накопителя представлено кварцево-слюдистыми, трещиноватыми сланцами, прикрытыми сверху тонким слоем супесей и песков (0−4 м, в основном по центру долины), далее щебенистыми грунтами с супесчаным и суглинистым заполнителем мощностью до 7 м и русловыми, в основном, песчаными отложениями толщиной слоя до 2−4 м.

3. Исходные данные для проектирования Необходимость проведения реконструкции систем и сооружений хвостового хозяйства Олимпиадинского горно-обогатительного комбината обусловлена:

— исчерпанием емкости ограждающих и водоотводных сооружений существующего накопителя;

— запуском в 2007 г в постоянную эксплуатацию обогатительной фабрики № 3 (ОФ — 3);

— изменением технологической схемы переработки и обогащения руды, содержащей полиметаллы;

— внедрением обеззараживания стоков гидрометаллургического цеха (ГЦ) ОФ — 1 и ОФ — 2;

— организацией раздельного складирования хвостов, в том числе и «сухих» хвостов сорбции ОФ — 3;

— увеличением суммарного объема переработки руды на предприятии с 4,5 до 9,56 млн. т/г.

Завершение отработки месторождения запланировано на 2023 год.

Таблица 1 — Объемы выхода хвостов

Таблица 2 — Характеристики хвостов ОФ — 1,2,3

4. Существующие сооружения и системы хвостового хозяйства Наливной накопитель овражного типа.

Емкость накопителя образована перегораживанием долины ручья Быстрый ограждающей водоудерживающей дамбой с противофильтрационным экраном из суглинка высотой 54,0 м. Отметка гребня дамбы последней, 3-ей очереди реконструкции составляет 152,0 м, протяженность по гребню — около 650 м, ширина по верху — 12 м, заложение низового откоса 1:1,6, верхового -1:2. В соответствии с СНиП 33−01−2003 накопитель Олимпиадинского горно-обогатительного комбината (ГОКа) с ограждающей дамбой высотой более 50 м относится к гидротехническим сооружениям 1-го класса.

Для повышения безопасности сооружения, предупреждения приближения уреза воды отстойного пруда непосредственно к телу ограждающей дамбы вдоль верхового откоса ежегодно отмывается и наращивается защитный экран из хвостов. Намыв экрана производится посредством рассредоточенных выпусков из стальных труб диаметром 20−30 мм, врезанных в распределительный пульпопровод, проложенный по гребню дамбы.

При предельно — допустимой отметке заполнения дамбы 3-ей очереди 150,0 м суммарная емкость накопителя составит 37,86 млн. м³, площадь поверхности — 2,24 км². В соответствии с климатическими условиями и режимом эксплуатации объем воды в отстойном пруду в значительной мере зависит от периода года и изменяется от 2,5 до 4 млн. м³ при площади около 1,2 км² и средней глубине от 2−3 до 4−5 м. Максимальные глубины находятся со стороны северо-западного борта накопителя в районе плавучей насосной станции и достигают 6−7 м.

Основной период года при температуре окружающей среды ниже минус 5 °C хвостовая пульпа сбрасывается через сосредоточенные выпуски непосредственно в емкость отстойного пруда. Учитывая климат района, с суровыми морозами до минус 50 °C, значительная часть хвостовой пульпы может намораживаться на поверхность ледяного покрова. В результате, при существующем расположении водоприемного колодца, рядом с ограждающей дамбой ограничивается возможная продолжительность сброса хвостов на ближних участках к площадке обогатительных фабрик (ОФ — 2) № 1 и № 2, ухудшаются условия оборотного водоснабжения, не удается увеличить ширину надводного пляжа из хвостов вдоль ограждающей дамбы, создаются предпосылки для заиливания водосбросного коллектора. В настоящее время к эксплуатации подготовлена и опробована плавучая насосная станция, расположенная на расстоянии более 1,2 км от промплощадки, на северном борту накопителя.

Поперек продольной оси накопителя в настоящее время отсыпана разделительная дамба, которая позволяет улучшить использование емкости накопителя и предупредить прямое поступление хвостовой пульпы ОФ — 2 в существующий водоприемный колодец.

По данным наблюдений, в нижнем бьефе накопителя наблюдались случаи выноса мелких частиц грунта фильтрационной водой. Для откачки загрязненных дренажных стоков и талых вод в нижнем бьефе ограждающей дамбы установлены группы (два подъема) специальных грунтовых насосов.

Наиболее вероятно, что указанное явление является следствием некачественного выполнения работ по устройству защитного противофильтрационного экрана или сопряжения тела плотины с основанием и прилегающей местностью во время первоначального строительства, выполнения второго и третьего этапов реконструкции. В дальнейшем, в условиях постоянного роста напора на сооружение, это может привести к более интенсивному проявлению суффозионных процессов с развитием просадок и деформаций тела основной дамбы со всеми вытекающими последствиями. Существующие технологии по повышению фильтрационной прочности и устойчивости водоудерживающих плотин требуют проведения большого объема дополнительных исследований и значительных материально-экономических затрат на реализацию принятых решений. Более эффективным, надежным и достаточно апробированным способом дальнейшего наращивания ограждающей дамбы для создания дополнительной емкости и обеспечения безопасности накопителя Олимпиадинского ГОКа при последующей эксплуатации, является переход на намывной способ возведения основной ограждающей дамбы с одновременным увеличением длины надводного пляжа из хвостовых отложений.

Система водоотведения.

Она предназначена для перехвата паводковых, ливневых и естественных стоков, отвода их в нижний бьеф ограждающей дамбы накопителя и включает в себя:

1) нагорные (водоотводные) каналы № 1,2,3 суммарной протяженностью 7,95 км;

2) водоудерживающие плотины на ручьях Сухой и Ивановский;

3) быстроток в виде выемки в скальном грунте, обеспечивающий гидротранспорт стоков на участке местности с уклоном более 0,06.

Состояние сооружений существующей системы водоотведения удовлетворительное, но с ростом уровня заполнения накопителя при последующей эксплуатации свыше отметки 152,0 м они будут затоплены и поэтому после 2009 г не смогут предотвратить поступления стоков с прилегающей территории в емкость накопителя.

Система гидротранспорта хвостов.

Подача хвостовой пульпы ОФ — 1 и ОФ — 2 на гребень ограждающей дамбы и ближние точки накопителя осуществляется в настоящее время в напорно-самотечном режиме, по стальным трубопроводам диаметром 400−500 мм, уложенным по поверхности земли на опорах.

Опорожнение пульповодов выполняется непосредственно в емкость накопителя. По данным эксплуатационной службы износ стенок труб незначителен, что объясняется достаточно тонким гранулометрическим составом хвостов и присутствием в породе частиц слюды и глины.

Система оборотного водоснабжения, включающая в себя:

— водозаборный береговой колодец шахтного типа, расположенный на восточном борту накопителя, рядом с промплощадкой ОФ-2; водоприемные окна колодца с ростом уровня воды в пруду периодически перекрываются железобетонными шандорами;

— водосбросной самотечный коллектор диаметром 600 мм протяженностью 0,6 км от водоприемного колодца до насосной станции оборотной воды в нижнем бьефе ограждающей дамбы;

— насосная станция оборотного водоснабжения (НОВ) с центробежными насосами;

— утепленные стальные напорные водоводы оборотной воды диаметром 500 мм в две нитки;

— плавучая насосная станция оборотного водоснабжения (ПНСОВ) размером 8×20 м с тремя насосами, вспомогательным и электротехническим оборудованием;

— утепленный водовод оборотной воды от ПНСОВ до промплощадки из стальных труб диаметром 500 мм в две нитки.

Система перехвата фильтрационных вод ограждающей дамбы, включающая в себя:

— дренажную траншею вдоль подошвы низового откоса;

— дренажную насосную станцию (ДНС) на дренажной траншее с тремя центробежными водяными насосами, производительностью до 400 м³/сек;

— приемный прудок дренажных вод;

— 4 скважины для перехвата подземных дренажных вод поперек бывшей долины руч. Быстрый вниз по уклону местности на 30 м ниже дренажной траншеи с погружными насосами и напорными трубопроводами от каждой скважины до приемного прудка дренажной насосной станции или дренажной траншеи;

— насосные установки первого и второго подъема в утепленных деревянных помещениях для откачки загрязненных стоков из прудка в емкость накопителя;

— напорный водовод от ДНС до насосной станции оборотного водоснабжения из стальных труб диаметром 300 мм в две нитки.

Система контрольно-измерительной аппаратуры (КИА) накопителя:

— контрольные марки на ярусах низового откоса ограждающей дамбы;

— опорные реперы на промплощадке;

— водомерная рейка на водозаборном колодце;

— наблюдательные скважины (6 шт) в нижнем бьефе накопителя.

5. Проектируемые сооружения и системы хвостового хозяйства

5.1 Обоснование проектируемой схемы хвостового хозяйства Существующие сооружения хвостового хозяйства обогатительных фабрик № 1 и № 2 (ОФ — 1,2) по своим техническим характеристикам не соответствуют планируемому режиму работы предприятия в 2008;2023 г, с учетом запуска ОФ — 3 и повышения суммарного объема переработки руды с 4,5 до 9,56 млн. т/г. Так как:

— емкость накопителя не имеет резерва для складирования хвостов после 2008 г, необходимо наращивание водоупорной ограждающей дамбы;

— площадка накопителя не подготовлена для раздельного складирования хвостов в соответствии с новой технологической схемой;

— расположение водоприемного колодца не позволяет обеспечить требуемую интенсивность намыва и длину защитного экрана в районе ограждающей дамбы;

— система водоотведения поверхностных стоков при дальнейшем наращивании накопителя затапливается и должна быть перенесена на новые отметки;

— возможности имеющейся системы самотечного гидротранспорта хвостовой пульпы ОФ — 1 и ОФ — 2 не позволяют обеспечить подачу объединенных хвостов из гидрометаллургического цеха № 1 (ГЦ -1) по проектируемой технологической схеме до конца эксплуатации, в последующем необходимы перекладка пульповодов и переход на напорный гидротранспорт;

— фактическое техническое состояние основной водоудерживающей плотины, относящейся к 1-му классу гидротехнических сооружений, обуславливает необходимость обязательного внедрения мероприятий по увеличению её надежности и безопасности при дальнейшем увеличении высоты сооружения.

В соответствии с условиями проекта на строительство 4-ой очереди сооружений хвостового хозяйства все складируемые хвосты обогатительных фабрик делятся на два вида:

1) «Мокрые» хвосты (хвостовая пульпа) ОФ — 1,2 и ОФ — 3.

2) Сухие хвосты сорбции ОФ — 3.

Условиями размещения хвостов являются:

— «мокрые» хвосты ОФ — 1 и ОФ — 2 должны складироваться совместно в отдельной секции № 1 накопителя;

— хвостовая пульпа ОФ-1 и ОФ-2 направляется в отделение обезвреживания в ГЦ, где объединяется и перекачивается в накопитель совместно с фильтратом ОФ — 3;

— при необходимости напорного гидротранспорта пульпонасосную станцию хвостов ОФ — 1 и ОФ — 2 необходимо расположить на свободных площадях отделения обезвреживания корпуса ГЦ — 1;

— «мокрые» хвосты ОФ — 3 должны складироваться отдельно в секции № 2 накопителя;

— сухие хвосты ОФ — 3 должны складироваться на специальном полигоне (секция № 3);

— секции № 1 и № 2 и полигон хвостов сорбции должны быть разделены;

— фильтрат из секции № 1 (хвосты ОФ — 1,2) не должен поступать в секцию № 2;

— попадание фильтрата из секции № 2 (хвосты ОФ — 3) в секцию № 1 допустимо;

— фильтрат полигона складирования сухих хвостов должен отводиться только в секцию № 1.

В случае продолжения использования «наливного» способа заполнения накопителя по существующей технологической схеме увеличивается статический напор на противофильтрационный экран, возрастает потенциальная опасность разрушения низового откоса основной ограждающей водоудерживающей дамбы и вероятность развития гидродинамической аварии.

Двукратное повышение объема складирования хвостов при сохранении равномерного заполнения секций накопителя приведет к интенсивности роста уровня до 2,5 — 3,2 м/г. Согласно опыту эксплуатации намыв защитных экранов из мелкозернистых хвостов Олипиадинского ГОКа с такой интенсивностью невозможен. В результате не обеспечивается надежность и безопасность накопителя. Кроме этого, для защиты промплощадки ОФ-2 требуется строительство специальной водоудерживающей дамбы, проведение большого объема ответственных и сложных земляных работ с использованием глинистого грунта для отсыпки экранов, возрастает стоимость строительства.

При заданных условиях наиболее целесообразным является деление накопителя на секции разного размера с одновременным применением специальной схемы заполнения секции № 2. Наращивание ограждающей и разделительной дамб емкости секции № 1 осуществляется намывным способом из хвостов обогащения ОФ — 1,2. Во вторую секцию меньшей площади комбинированным конусно-намывным способом укладываются хвосты ОФ — 3. Для организации складирования части хвостов в конус (штабель) и снижения объема воды, поступающей в секцию № 2, исходная хвостовая пульпа ОФ — 3 сгущается в пастовом сгустителе с использованием флокулянта до 64% по содержанию твердого.

Применение сгустителя обусловлено его более высокой производительностью (в 8−10 раз), по сравнению с «традиционными» сгустителями, возможностью достижения необходимой степени сгущения исходной хвостовой пульпы при оптимальных затратах для укладки хвостов в штабель с требуемым уклоном поверхности, автоматизации и стабильности технологического процесса сгущения.

По опыту работы хвостового хозяйства ОФ — 1,2 в предыдущий период эксплуатации, выполнение намыва «тонкими» (средний диаметр менее 0,06 мм) хвостами рудного производства затруднено, и поэтому требует внедрения специальных технических решений. В настоящее время для намыва экрана ограждающей дамбы используются рассредоточенные выпуски диаметром не более 20−30 мм, что позволяет снизить транспортирующую способность потока и обеспечить укладку хвостов с интенсивностью до 1,3 — 1,7 м/г.

Усложняющим фактором являются суровые климатические условия района расположения накопителя, которые, согласно с действующими нормами и правилами безопасности, допускают ведение рассредоточенного намыва в течение только 4,5 — 5,5 месяцев в году — с мая по сентябрь.

После выхода предприятия в 2009 г на полную мощность ежегодный суммарный объем складирования хвостов с плотностью скелета 1,41 т/м³ составит около 6,5 млн. м³/г, в том числе 3,4 млн. м³/г — «мокрых» хвостов ОФ — 3. В случае продолжения использования существующей технологии возведения намывного экрана, с учетом площади складирования в начальный период около 2,3 км², потребуется выполнение наращивания основной ограждающей водоудерживающей, а также разделительной (между отсеками) дамб на 30 м и намыв защитного экрана интенсивностью до 2,8 — 3,2 м/г и более, что практически неосуществимо, и действующими нормами, с учетом климатических условий района не рекомендуется. При этом экран потребуется намывать не только на основной ограждающей и разделительной дамбах, так и на специальной защитной водоудерживающей дамбе промплощадки протяженностью около 1,5 км, которую необходимо возвести для защиты от затопления площадки ГЦ — 1, начиная с отметки заполнения 167,0 м и выше. В нижнем бьефе этой дамбы необходимо предусматривать устройство специальной дренажной системы перехвата фильтрационных вод, а также строительство аварийного бассейна для временного приема хвостовой пульпы в случае непредвиденных остановок системы гидротранспорта. В соответствии с имеющимся опытом эксплуатации аналогично расположенных непосредственно под ограждающей водоудерживающей дамбой сооружений, существует реальная опасность затопления нижерасположенных объектов ОФ — 2 при порывах пульповодов, остановках насосов, переполнении аварийного бассейна и тому подобное со всеми вытекающими последствиями, в том числе и с остановкой фабрики и смежных переделов комбината на неопределенное время.

Суммарная протяженность ограждающих дамб наливного накопителя к концу расчетного периода эксплуатации будет превышать 3,5 км, в том числе:

— основная ограждающая дамба секции № 1 — 800 м;

— разделительная дамба — 1200 м;

— защитная дамба промплощадки — до 1500 м.

При этом общий фронт намыва экранов с практически недостижимой начальной интенсивностью складирования хвостов более 3,0 м/г превысит (с учетом намыва разделительной дамбы с двух сторон) 4,7 км, а высота основной ограждающей дамбы 84,0 м.

Обеспечение безопасности и надежности гидротехнических сооружений Олимпиадинского ГОКа с учетом увеличения объема производства более чем в два раза и раздельного складирования хвостов обогащения требуют внедрения намывного способа наращивания накопителя и более сложной, по сравнению с существующей технологической схемой, организации хвостового хозяйства. Техническим условием перехода на намывной накопитель является ограничение максимальной годовой интенсивности намыва величиной не более 2,0 м/г.

Альтернативным решением могло бы быть строительство нового накопителя с направлением в него хвостов ОФ — 3.

Для строительства комплекса гидротехнических сооружений нового накопителя требуется проведения дополнительных дорогостоящих инженерно-геологических изысканий и исследований. Вариант с организацией второго накопителя увеличит затраты на капитальное строительство гидротехнических сооружений, площадь отчуждения под складирование промышленных отходов, уровень загрязнения окружающей среды и эксплуатационные расходы.

Основными целями организации хвостового хозяйства с разделением накопителя на отсеки, сгущением и конусным складированием хвостов ОФ — 3 в штабель являются:

— обеспечение заданной технологической схемы работы обогатительных фабрик;

— переход на намывной тип накопителя;

— обеспечение безопасного состояния гидротехнических сооружений до завершения эксплуатации;

— обеспечение складирования расчетного количества отходов обогащения на ограниченной площади существующего накопителя;

— уменьшение потерь воды в накопителе;

— ограничение максимальной интенсивности складирования хвостов в секции намывным способом величиной не более 2,0 м/г;

— сокращение количества загрязненных стоков, направляемых в окружающую среду;

— значительное, более чем в два раза снижение объема транспортируемой в секцию № 2 накопителя пульпы ОФ — 3 и возвращаемой оборотной воды;

— снижение диаметра используемых трубопроводов;

— максимальное использование рельефа местности для обеспечения самотечной подачи хвостовой пульпы;

— использование физико-механических и фильтрационных характеристик сгущенных хвостов для снижения влияния накопителя на окружающую среду;

— повышение надежности сооружений хвостового хозяйства;

— использование для первоначальной отсыпки и последующего наращивания дамбы основания пульпопроводов на конусе складирования, а также намывном пляже основной ограждающей и разделительной дамб вскрышных пород карьера руды при минимальном расстоянии перевозки;

— самотечный отвод чистых стоков с верховьев руч. Быстрый за пределы промплощадки предприятия в быстроток № 2.

В таблице 3 приведены характеристики хвостов, укладываемых в накопитель в начальный период после намыва и завершения процесса уплотнения хвостов.

Таблица 3 — Физико-механические характеристики хвостов, укладываемых в накопитель

Принятое расположение и технология заполнения накопителя с последовательным конусным складированием части хвостов ОФ — 3 в штабель, наращиваемый между прилегающими возвышенностями вниз по естественному уклону местности в направлении разделительной дамбы, создают условия для максимальной локализации техногенного воздействия объекта на окружающую среду.

Уклон поверхности конуса до 4% обеспечивает абсолютную гидродинамическую безопасность штабеля складирования хвостов.

Сбрасываемые в накопитель сгущенные до 64% хвосты будут создавать намывной пляж с уклоном поверхности до 4 град при почти однородном гранулометрическом содержании крупностей твердых частиц, как в начале, так и в конце пляжа.

Минимальная гидравлическая классификация на пляже приведет к обеспечению интенсивного уплотнения хвостов во времени с одновременным набором прочности и коэффициентом фильтрации, оцениваемом в среднем 8,7· 10^-5 м/сут и менее.

Вышеприведенные свойства складируемых сгущенных хвостов позволяют минимизировать фильтрацию из накопителя в естественные грунты основания.

Учитывая расположение секций № 1 и № 2 на местности, остаточная фильтрация из отстойных прудов будет перехвачена в нижнем бьефе разделительной дамбы и возвращена в водооборот предприятия.

Согласно СНиП 2.01.28−85 [7], при складировании отходов производства 3-го класса опасности должен быть обеспечен защитный слой в основании хранилища с К_ф не более 8,7· 10^-7 м/сут, 4-го класса — не более 8,7· 10^-3 м/сут. Использование глубокого сгущения хвостовой пульпы обеспечивает требуемые нормативные фильтрационные характеристики основания на площади складирования без проведения дополнительных мероприятий. В результате сгущения количество жидкой фазы пульпы, а следовательно и часть растворенных остаточных реагентов, направляемых в накопитель, уменьшается в 2,2 раза — с 689 до 308 м³/ч. В соответствии с действующими правилами, накопитель намывного типа является непрерывно наращиваемым гидротехническим сооружением, строительство которого (возведение основной ограждающей дамбы) продолжается в течение всего периода срока службы предприятия. Регламент эксплуатации намывного накопителя, состав и объемы необходимых дополнительных работ устанавливаются проектами эксплуатации, разрабатываемыми на каждые 3−4 года работы и учитывающими результаты наблюдений и изменения в техническом состоянии сооружения за предыдущий период.

5.2 Основные положения по организации раздельной технологической схемы складирования хвостов Проектируемая технологическая схема организации хвостового хозяйства обогатительных фабрик № 1,2,3 (ОФ — 1,2,3) предусматривает следующие этапы:

— Переход на накопитель намывного типа.

— Разделение существующей площадки накопителя на секции № 1 (объединенные хвосты ОФ — 1,2 и фильтрат ОФ — 3) и № 2 («мокрые» хвосты ОФ — 3) с различной технологией складирования хвостов, а также отдельный участок (полигон) для временного хранения «сухих» хвостов сорбции ОФ -3 .

— Заполнение секции № 1 на отметку не более 170,0 м, что позволит обойтись без строительства защитной дамбы площадки гидрометаллургического цеха (ГЦ) ОФ — 1,2. Наращивание ограждающей и разделительной дамб секции намывным способом средней интенсивностью около 1,5 м/г, максимальной — 2,0 м/г. Наибольшая высота основной ограждающей дамбы после завершения эксплуатации составит 70,5 м.

— Устройство разделительной дамбы между секциями суммарной высотой до 32 м с намывом экраном из хвостов ОФ — 1,2 с одной стороны, из хвостов ОФ — 3 (с опережением на 0,5 — 1,0 м) с другой стороны. Первоначальная разделительная дамба с отметкой гребня 152,0 м отсыпается из вскрышных пород карьера по существующей насыпи. В последующем, для устройства основания трубопроводов, по гребню, намытого пляжа второй секции до проектной отметки года, отсыпаются дамбочки наращивания.

— Образование отстойного пруда в каждой из секций складирования «мокрых» хвостов и обеспечение раздельной системы оборотного водоснабжения ОФ — 1,2 и ОФ — 3.

— Складирование объединенных хвостов ОФ — 1,2. (ГЦ — 1) без сгущения исходной хвостовой пульпы. Гидротранспорт хвостовой пульпы из ГЦ — 1 осуществляется в самотечном и напорном режимах (с подкачкой, при необходимости, грунтовым насосом).

— Сгущение хвостовой пульпы ОФ — 3 (ГЦ — 2) до проектируемой концентрации, с Т: Ж=1:0,56 — 1:0,61 (62−64% твердого) в сгустителе диаметром 30 м с использованием 10 грамм флокулянта на тонну твердого. Указанная концентрация позволяет использовать для перекачки пульпы центробежные насосы. Сгущение является необходимым и обязательным условием для снижения объема воды, направляемой в секцию № 2 накопителя, и обеспечения складирования хвостов ОФ — 3 на ограниченной площади конусным способом.

— Возврат слива сгустителя в технологический процесс ОФ — 3 непосредственно с комплекса сгущения.

— Конусное складирование части хвостов ОФ — 3 в штабель (с уклоном поверхности до 4%) с использованием высотных отметок прилегающей местности. Вторая часть хвостов укладывается в экран разделительной дамбы и по юго-восточному борту секции № 2 накопителя с интенсивностью намыва не более 2,0 м/г.

— Раздельная подача хвостов в накопитель, в том числе объединенной хвостовой пульпы ОФ — 1,2 и фильтрата ОФ — 3 в самотечном или напорном режимах — в секцию № 1 накопителя, исходной пульпы ОФ — 3 — самотеком на сгуститель, сгущенной пульпы ОФ — 3 до 64% по содержанию твердого (разгрузка сгустителя) — в самотечном или напорном режимах — в секцию № 2 накопителя, перевозка автотранспортом и укладка на прилегающем к площадке ГЦ-2 (ОФ-3) участке местности «сухих» хвостов сорбции в штабель временного складирования.

— Строительство сооружений комплекса сгущения исходной хвостовой пульпы ОФ — 3 при ГЦ — 2, включающего сгуститель, станцию приготовления и подачи флокулянта, грунтовые насосы сгущенной пульпы ОФ-3 (разгрузки сгустителя), насосы возврата осветленных сливов сгустителя совместно с оборотной водой из отстойного пруда в систему оборотного водоснабжения.

— Организация пульпонасосной станции хвостовой пульпы ОФ — 1,2 совместно с фильтратом ОФ — 3 в отделении обезвреживания при ГЦ — 1.

— Использование самотечной подачи исходной пульпы ОФ — 3 на разделительную дамбу и восточный борт секции № 2 накопителя до завершения строительства комплекса сгущения в 2008 г.

— Строительство новой системы водоотведения; в соответствии с условиями конусного складирования хвостов ОФ-3 и расчетной интенсивностью заполнения секций.

— Отвод стока руч. Быстрый от южного борта накопителя в быстроток № 2 в нижнем бьефе основной ограждающей дамбы посредством самотечного трубопровода из стальной трубы диаметром 1000 мм.

— Строительство специальной дамбы для прокладки пульпопровода сгущенных хвостов ОФ-3 до конуса складирования по наиболее оптимальной трассе и защита истока руч. Быстрый от загрязнения.

— Наращивание емкости секций № 1 и № 2 накопителя периодическим возведением дамбочек наращивания из грунтов вскрыши карьера руды (один раз в два года), отсыпаемых по намывному пляжу разделительной и ограждающей дамб. Первичная разделительная дамба высотой 7 м на 3 года эксплуатации отсыпается в 2007 г, а первая дамбочка наращивания ограждающей дамбы высотой 4 м — в 2009 г.

— Отсыпка пластового дренажа по намывному пляжу основной ограждающей дамбы на отметке 150,0 м из скального грунта толщиной слоя 4,0 м, длиной 30 м для обеспечения консолидации хвостов после перехода на намывной накопитель и организованного отвода фильтрационных вод в нижний бьеф ограждающей дамбы.

— Обеспечение устойчивости накопителя с учетом его наращивания до предельной отметки заполнения 170,0 м и намывного способа заполнения уполаживанием низового откоса ограждающей дамбы с отметки 152,0 м и выше до 1:4.

— Вывод из эксплуатации (тампонирование и консервация) существующего водоприемного колодца в 2007 г.

— Переход на постоянное оборотное водоснабжение из секции № 1 с использованием только существующей плавучей насосной станции оборотной воды (ПНСОВ) и передвижной насосной станции с самовсасывающими установками — из секции № 2.

— Отсыпка подъездных и оградительных дамб — пирсов в районе установки насосных станций оборотного водоснабжения из отстойных прудов.

— Увеличение эффективности использования емкости накопителя путем выполнения торцевого (сосредоточенного) складирования хвостов по бортам накопителя в холодное время года по графику.

— Использование преобразователей частоты вращения электродвигателей для управления системами сгущения и гидротранспорта хвостов с обеспечением оптимального режима работы сгустителя и грунтовых насосов при изменениях расстояния, отметок подачи и технологических характеристик хвостовой пульпы.

— Изменение состава КИА основной ограждающей дамбы. Установка в трех контрольных створах пьезометров, дополнительных контрольных марок и реперов.

— Прокладка пульповодов и водоводов оборотной воды по существующим и новым трассам.

— Установка на пульповоде сгущенных хвостов резиновых компенсаторов повышенной надежности.

— Наращивание основной (намывной) ограждающей дамбы и экранов разделительной дамбы накопителя гидравлическим складированием хвостов ОФ — 1,2,3 из намывных выпусков диаметром 20 — 40 мм, врезанных в распределительные пульпопроводы, уложенные на гребне насыпных дамбочек наращивания. В теплое время года пульпа сбрасывается через намывные и сосредоточенные выпуски, зимой — только через сосредоточенные выпуски.

— Сосредоточенное складирование хвостов в районе ограждающей дамбы в холодное время года, для улучшения условий намыва пляжей летом при температуре окружающей среды ниже минус 5°С

— Эксплуатация хвостового хозяйства с постоянным технологическим персоналом под управлением мастера смены.

5.3 Хвостовое хозяйство

5.3.1 Системы пульпоподготовки и гидротранспорта хвостов Включают в себя:

1) Самотечный гидротранспорт исходной хвостовой пульпы ОФ — 3 (ГЦ — 2) на сгуститель.

2) Систему сгущения исходной хвостовой пульпы ОФ — 3 в сгустителе с использованием флокулянта.

3) Систему гидротранспорта сгущенной хвостовой пульпы (разгрузка сгустителя) ОФ — 3.

4) Систему гидротранспорта хвостов ОФ — 1 и ОФ — 2 совместно с фильтратом ОФ — 3 (ГЦ — 1).

5) Самотечный гидротранспорт исходной хвостовой пульпы из ГЦ — 1 и ГЦ — 2 на накопителе в непредвиденных ситуациях (аварийный сброс).

В состав проектируемых систем входят:

— магистральные и распределительные пульпопроводы ОФ — 1,2 и ОФ — 3 из стальных труб диаметром 300 — 500 мм с сальниковыми и резиновыми компенсаторами, уложенные по опорам на подготовленное основание. Для защиты от промерзания часть пульповодов предусмотрена в теплоизоляции. Суммарная длина пульповодов ОФ — 1,2 составляет 4,34 км, ОФ — 3 составляет 5,8 км; распределительные пульпопроводы на гребне разделительной и ограждающей дамб оснащаются намывными выпусками, на остальных участках предусмотрены сосредоточенные выпуски;

— самотечный пульпосбросной коллектор от ОФ — 3 до приемной камеры сгустителя из стальной футерованной трубы протяженностью 120 м в одну нитку;

— сгуститель хвостовой пульпы ОФ — 3 со станцией хранения и приготовления флокулянта, вспомогательным, электротехническим и дополнительным оборудованием;

— пульпонасосная станция гидротранспорта хвостов ГЦ — 1 производительностью 1104 м³/ч с приемным зумпфом, одним насосом, арматурой, вспомогательным оборудованием и преобразователем частоты вращения;

— комплекс сгущения (КС) хвостовой пульпы ОФ — 3 (ГЦ — 2), включая сгуститель в комплекте, насосную станцию сгущенных хвостов, электротехническое и вспомогательное оборудование, преобразователи частоты вращения. В состав объектов комплекса сгущения входит также насосная станция перекачки чистых сливов сгустителя совместно с оборотной водой из отстойного пруда секции № 2 на ОФ — 3;

— аварийный пульпопровод хвостовой пульпы ГЦ — 1 до секции № 1 из стальной трубы диаметром 800 мм, протяженностью 500 м;

— аварийный сбросной, самотечный пульпопровод исходной хвостовой пульпы ГЦ — 2 от комплекса сгущения до секции № 2 из стальных труб диаметром 800 мм, протяженностью 500 м.

Необходимость в устройстве специальной емкости (бассейна) для принятия хвостовой пульпы при непредвиденных или аварийных ситуациях на гидротранспорте отсутствует. В случае временной остановки основной системы гидротранспорта хвостовая пульпа в течение всего периода эксплуатации сбрасывается в ближайшие точки секций накопителя самотеком. Для защиты от интенсивного износа все постоянно работающие в самотечном режиме (кроме аварийных сбросов) участки пульпопроводов выполняются из стальных труб, футерованных каменным литьем типа ТФ.

5.3.2 Система водоотведения Новая система отведения местных, ливневых и паводковых стоков от площадки накопителя включает в себя:

1) нагорные каналы № 1, № 2 и № 3 от конуса складирования до быстротока № 2, протяженностью соответственно 3,88, 1,682 и 1,859 км;

2) быстроток № 1 для сопряжения нагорных каналов № 2 и № 1 длиной 484 м;

3) водоотводную дамбу на ручье Ивановский длиной 214 м и высотой 6 м;

4) быстроток № 2 для сопряжения нагорного канала № 3 с существующим водоотводным каналом в нижнем бьефе ограждающей дамбы протяженностью 375 м;

5) водоотводную траншею полигона складирования хвостов сорбции для отвода фильтрационных и местных стоков в секцию № 1;

6) трубопровод самотечного отвода стока ручья Быстрый в быстроток № 2, он выполнен из стальной трубы диаметром 1000 мм и протяженностью 3,77 км. Расположение нагорного канала № 1 принято с учетом резерва емкости конусного складирования сгущенных хвостов ОФ — 3. Учитывая проектируемое расположение конуса складирования хвостов ОФ — 3, карьеров руды и отвалов вскрышных пород, строительство участка нагорного канала со стороны юго-восточного борта накопителя и плотины на ручье Сухой не предусматривается. Предполагается, что по мере заглубления, расположенного в одном километре на юго-восток от накопителя карьера Глубокий объем внешнего водопритока в систему водоотведения со стороны руч. Быстрый должен значительно сократиться.

5.3.3 Система оборотного водоснабжения В ее состав входят:

— существующая плавучая насосная станция (ПНСОВ) секции № 1 производительностью до 1000 — 1200 м³/ч, с насосами, для подачи воды на ОФ — 1,2 и очистные сооружения;

— передвижная насосная станция оборотного водоснабжения (НОВ) секции № 2 производительностью до 500 м³/ч с тремя самовсасывающими насосами, установленная на насыпном пирсе;

— насосная станция перекачки сливов сгустителя на ОФ — 3 (380,9 м³/ч) совместно с оборотной водой из отстойного пруда секции № 2 (Q_cp = 253 м³/ч) в составе объединенной насосной станции (ОНС) при комплексе сгущения с двумя насосами, с приемным зумпфом, арматурой и вспомогательным оборудованием;

— существующий водовод оборотной воды от ПНСОВ секции № 1 до промплощадки ОФ — 1 из стальных труб диаметром 500 мм в две нитки длиной 6 км, проложенный по поверхности на опорах и утепленный для защиты от промерзания; в последующем водовод используется также для подачи избыточной воды отсека на очистные сооружения;

— водовод оборотной воды от НОВ секции № 2 до приемного зумпфа сливов сгустителя комплекса сгущения (КС) из стальных труб диаметром 300 мм, в одну нитку длиной 2,023 км, проложенный на гребне разделительной дамбы и на опорах по прилегающей местности;