Проектирование водоохранных мероприятий при разработке многолетних мерзлых рассыпных месторождений с расчетом элементов замкнутой сист

ФЕДЕРАЛЬНОЕ  АГЕНТСТВО  ПО  ОБРАЗОВАНИЮ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

СЕВЕРО-ВОСТОЧНЫЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ

 

 

ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ  ИНСТИТУТ     Кафедра горного дела

 

 

 

Контрольная работа

ПО ДИСЦИПЛИНЕ: «Рациональное использование и охрана природных ресурсов»

НА ТЕМУ: «проектирование водоохранных мероприятий при разработке многолетних мерзлых рассыпных месторождений с расчетом элементов замкнутой системы обратного водоснабжения »

 

 

 

 

 

Выполнил:

Проверил:

 

____________________

(оценка)

____________________

           (дата)

 

_______________

(подпись)

 

 

 

 

 

 

Магадан,  2013г.

 

Содержание

1. Введение 

2. Режим работы

3. Водоснабжение  горных работ 

4. Охрана водных ресурсов

5. Выбор оборудования для промывки песков

5.1. Расчет  параметров гидроэлеватора

5.2. Расчет  параметров гидромонитора

5.3 Расчет  параметров насосной станции  и водовода

 

6. Заключение

7. Список  литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Введение

В зависимости  от типа горных машин, используемых для  выемки и транспортировки песков, различают следующие способы  разработки: подземный, дражный, экскаваторный, гидравлический, скреперно-бульдозерный.

Из всех способов разработки наиболее трудоемким, дорогостоящим является подземный. Подземный способ разработки целесообразно применять в следующих условиях, где четко выдержанный и выраженный пласт, глубина залегания более 20м, высокое содержание золота 10-12г/м3.

Дражный способ неэффективен из-за 100%-ной пораженности массива многолетней мерзлотой и незначительного срока эксплуатации месторождения, слишком малы запасы полезного ископаемого.

Гидравлический  способ выгоднее применять для разработки россыпей с ограниченным притоком подземных  и поверхностных вод. С увеличением  притока разработка усложняется, а  себестоимость добычи повышается. Наиболее водоносные россыпи разрабатывать  гидравлическим способом не целесообразно. Лучше применять его для разработки террасовых, увальных, верховых и ключевых россыпей. Для разработки пойменных россыпей небольшой или средней водоносности гидравлический способ целесообразно использовать на отдельных небольших площадях с малыми запасами или когда на приисках имеется дешевая электроэнергия и нет оборудования для применения более выгодного способа. Себестоимость добычи при разработке пойменных россыпей увеличивается вследствие увеличения стоимости осушения, но сохраняют основные преимущества этого способа: небольшие капитальные вложения и простота оборудования. Запасы россыпей, которые можно разрабатывать гидравлическим способом, изменяются в широких пределах. Эти сроки зависят от капиталовложений, необходимых для разработки россыпи и наличие разведанных запасов вблизи прииска. Если необходимо строить линию электропередачи значительной протяженности и поселок; то следует выдерживать сроки существования разреза не менее 10-12 лет.

При глубине  россыпи до 30 м. и шириной 150 м. наиболее целесообразно разрабатывать россыпь  экскаваторно-транспортным способом с  раздельной выемкой торфов и песков.

При экскаваторно-транспортном способе разрабатывают террасовые и верховые россыпи с любым  уклоном плотика, сложенные из наиболее крепких и валунистых пород.

Бульдозерно-скреперный способ разработки не требует больших капитальных затрат и характеризуются малым удельным расходом электроэнергии. К достоинствам бульдозеров и скреперов следует отнести их высокую маневренность, возможность быстрой перебазировки с одного участка на другой. К недостаткам следует отнести: заметное снижение производительности при повышенных влажностях и валунистости разрабатываемых пород и увеличенном расстоянии их транспортирования; необходимость доставки на участок значительного количества ГСМ и высокую трудоемкость ремонтных работ.

Бульдозеры  применяться при заработки талых и мерзлых пород до V категории и после предварительного механического или буровзрывного рыхления. При мощности россыпи до 10 м и более, растоинии транспортирования породы до 150 м, и угле подъема до 180.

Из выше перечисленных способов наиболее подходящим для разработки россыпного месторождение  «Вача» является бульдозерный.

Бульдозерный  способ разработки удовлетворяет всем параметрам и характеристикам месторождения. Так крепость пород по СНИПу на месторождении составила IV. А при использования бульдозеров и механического рыхления породы данным способом возможна разработка пород до V категории, средняя мощность пласта (с учетом предохранительной рубашки и задирки) не превышает 3 м. Расстояние транспортирование песков бульдозерами также не будет превышать максимальной рациональной для бульдозеров т. к. используется вывоз песков их разреза автосамосвалами.

2. Режим работы 

Режим организации  работ карьера раздельной добычи “Вача”:

сезонный  с вахтовыми условиями труда, непрерывной рабочей неделей  в две смены продолжительностью по 12 часов из которых: обед-1час, плановые предупредительные работы-1 час, два  перерыва для отдыха по 15 минут.

· продолжительность  буровзрывных работ 290 суток;

· продолжительность  вскрышных работ 260 суток с 20 марта  по 26 ноября;

· продолжительность  промывочных работ 150 суток с 3 мая, по 11 октября.

 

3. Водоснабжение горных работ

 

 

 В соответствии с требованиями Правил охраны поверхностных вод от загрязнения  и Норм технологического проектирования при промывке золотосодержащих песков россыпи р. Вача принято оборотное  водоснабжение промывочной установки   ПГШ – II -50    

   Для организации промывки песков принята система технологического водоснабжения внешнего типа с площадкой хвостового хозяйства на борту  карьера. 

Исходя из рельефа поверхности, горно-геологических условий, характера  распределения запасов и порядка  их отработки проектом определено наиболее рациональное место размещения очистных сооружений карьера в непосредственной близости от места производства работ.    

    Необходимая вместимость технологического илоотстойника расчитывется исходя из объема промываемых песков, условий складирования хвостов, коэффициентов их разрыхления и набухания илисто - глинистых частиц.  

       Расчет вместимости илоотстойника выполнен по формуле:

                (3.104)                          

  где  А – объем промывки горной массы на период эксплуатации илоотстойника, А = 1036800 м³;       

    λ - коэффициент, учитывающий условия складирования при расположении всего объема хвостов промывки на борту карьера на ранее нарушенных площадях,  λ  = 0,075; 

 

λ= λэ ּ D = 0,89 ּ0,85ּ  0,1 = 0,075;                                                       (3.105)  

где  Кр – коэффициент разрыхления пород складируемых в илиоотстойнике, Кр = 1,15;  

        D – массовая доля фракций минус 1 мм (согласно гранулометрического состава), D = 8,5%;     

    D_0,05 -массовая доля    илисто-глинистых частиц размером менее 0, 05 мм, принята на основании   гранулометрического   состава   исходных песков,  D_0,05 = 4,5 %;  

       Кн - коэффициент набухания илисто-глинистых частиц, Кн = 1,1 ;    

     Qч   - производительность промывочною прибора, Qч   = 36 м³/ ч ;  

R – расход технологической воды, R=17,4м³/м³;  

 t  - продолжительность работы промприбора в сутки,  t=19,5;  

 λэ - эфельность песков, λэ=0,89 

   t - продолжительность работы       промприбора в сутки , t = 19,5 ч ;  

     Необходимая вместимость илоотстойника технологического водоснабжения составляет – 106,2 тыс.м³. В связи с этим строительства илоотстойнников не предусматривается, т. к. уже имеются значительные площади наполнены водой, оставшиеся с прошлых лет разработки. Их площадь составляет 323,1 тыс. м³, что обеспечивает необходимый, расчетный объем илоотстойника 106,2 тыс. м³. 

 

 

 

4. Охрана водных ресурсов 

 

В соответствии с требованиями правил охраны поверхностных вод от загрязнения  и норм технологического проектирования при промывке золотосодержащих песков россыпи реки Вача принято оборотное  водоснабжение промывочной установки  ПГШ – II – 50.

Определяем расход сточных вод  по формуле:

                                          (3.106) 

  где N_СТОЧ – норматив по сбросу сточных вод, N_СТОЧ = 0,7 м³/м³;

А – производительность карьера, А = 0,016 м³/с. 

Определяем мутность сточных вод:

              (3.107) 

где ε - доля частиц которые выносятся из водоема, ε = 0,01;

μ – коэффициент глинистости пород, μ = 0,02;

ρ- плотность взвесей, ρ = 2650000 г/м³.

Рассчитываем предельно допустимую концентрацию:

      (3.108)  

где С_Д  – допустимое увеличение концентрации взвеси в реке, С_Д = 0,25 г/м³;

Q_МИН – минимальный расход воды, Q_МИН = 0,73 м³/с;

С_ПР – природные концентрации взвеси в реке,  С_ПР = 7 г/м³;

d- коэффициент смещения сточных вод, d = 0,4;

                                     (3.109) 

  где В - коэффициент учитывающий условия смещения, В = 0,02;

                                                               (3.110)      

 

 

   где L – расстояние по фарватеру разбавляющего водостока, L = 500 м;

а- коэффициент, учитывающий гидравлические условия смещения, а = 0,5;           

 

                                   (3.111) 

 

 

  где Е – условия выпуска сточных вод, Е = 1;

Y – коэффициент извилистости реки, Y = 1,3;

Е_Д – коэффициент турбулентной диффузии, Е_Д = 0,0016;

                                             (3.112) 

 где V_С – скорость водного потока, V_С = 0,46 м/с;

Н_С – глубина водного потока, Н_С = 0.68 м.

Рассчитываем предельно допустимый сброс:

                                         (3.113)

Определяем долю частиц которую необходимо осадить:

                                (3.114)

Размер частиц которую необходимо осадить при 98 % будет 0,005 мм.

Определяем длину осаждения  частиц:

                 (3.115) 

  где V_С – скорость транзитного потока, V_С = 0,0003 м/с; 

Н_ОС – глубина транзитного потока, Н_ОС = 2,5 м; 

U - скорость осаждения частиц данного размера, U = 0,000008 м/с;

U_ВЗ – взвешенное состояние движущих частиц, U_ВЗ = 0,00000001. 

 

                            (3.116) 

где К_ТР – коэффициент транзитности, К_ТР = 0,3;

В_ОС - ширина транзитного потока, В_ОС = 30 м.

                            (3.117) 

 где n – коэффициент шероховатости, n = 0,018.

Длина отстойника: 

 

                                                           (3.118) 

 

 

 где К_З – коэффициент запаса, К_З = 1,1.

 

 

5. Выбор оборудования для промывки песков

 

5.1. Расчет параметров гидроэлеватора

Для транспортирования горной массы  применяется гидроэлеватор. КПД  гидроэлеватора редко превышает 20%, поэтому напорное гидротранспортирование при помощи гидроэлеватора менее эффективно, чем, например, при помощи землесоса.

Гидроэлеватор представляет собой  струйный аппарат. Принцип работы гидроэлеватора: через насадку подается с большой  скоростью струя воды, которая  создает вакуум, обеспечивающий засасывание  пульпы из зумпфа. В диффузоре кинетическая энергия потока от постепенного уменьшения скорости течения преобразуется  в потенциальную. Диффузор соединяется с трубопроводом, по которому пульпа течет дальше.

Гидроэлеваторы находят широкое  применение при разработке россыпных  месторождений.

Достоинствами гидроэлеватора является простота конструкции, надежность в  эксплуатации (в виду отсутствия вращающихся  частей), возможность работы с подсосом воздуха через всасывающую трубу  вплоть до засасывания сухого материала.

Недостатком является низкий КПД, из-за смешения двух потоков (рабочего и засасывающего), двигающихся с различной скоростью, для расчета гидроэлеватора должны быть известны высота подъема пульпы, расход воды, консистенция пульпы.

Потери воды на гидровашгерде составят 20%.

Определим ориентировочный напор  гидроэлеватора:

где Н„ - глубина приема, Н„=1,5 м; Н_в - высота подъема песков, Hg=l 1,5м.

Определим напор рабочей жидкости у насадки гидроэлеватора:

где р - коэффициент отношения напоров, Р-ОД;

ф - скоростной коэффициент, ф=0,96; Н₀= 14,3/(0,1-0,96>155 м.водн.ст.

Определим удельный вес пульпы

где у - удельный вес породы, у=2 т/м⁵; g - расход воды необходимый на размыв 1 м³ породы, 10 м⁵; m - пористость гидросмеси, пг=0,2