Разработка критериев безопасности

1  2  3  4

---

Содержание

 

Введение

1 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1 Обоснование разработки критериев безопасности ГТС

1.2 Характеристика и состав ГТС с указанием их класса

1.3 Характеристика района (площадки) расположения гидротехнических сооружений

1.4 Перечень объектов мониторинга безопасности ГТС

2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ КРИТЕРИАЛЬНЫХ ЗНАЧЕНИЙ ДИАГНОСТИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ СОСТОЯНИЯ ГТС

2.1. Назначение диагностических показателей состояния ГТС

3 РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ КРИТЕРИЕВ БЕЗОПАСНОСТИ

3.1 Уровень заполнения III очереди хвостохранилища

3.1.1 Расчет по величине ветрового нагона волны

3.1.2 Расчет по величине гравитационной волны

3.1.3 Требования нормативных документов и проектные решения

3.2 Положение депрессионной кривой

3.3 Коэффициент запаса устойчивости ограждающих сооружений

3.3.1 Расчет коэффициента запаса устойчивости ограждающих сооружений хвостохранилища

3.3.2 Метод расчета устойчивости

3.4 Градиент напора фильтрационного потока

3.4.1 Расчет нормативного градиент напора фильтрационного потока

3.4.2 Определение градиента напора для экрана ограждающей дамбы

3.4.3 Определение градиента напора для тела дамбы

3.4.4 Расчет местной фильтрационной прочности

3.4.5 Определение разрушающего градиента выпора грунта

3.5 Определение суффозионности грунтов и процента выноса суффозионных частиц

3.6 Допустимые деформации ограждающих дамб

3.7 Допустимые горизонтальные смещения дамб

3.8 Отклонение высотных отметок гребня ограждающих дамб от проектного положения

3.9 Критерии допустимого воздействия ГТС на окружающую среду

4 ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ГТС И КРИТЕРИИ БЕЗОПАСНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ

Заключение

Список используемой литературы

 

Введение

 

Гидротехнические сооружения являются потенциально опасными объектами, чрезвычайные ситуации на которых могут привести к человеческим жертвам и значительному материальному ущербу. Поэтому для безопасной эксплуатации ГТС необходимо выполнять постоянный регулярный контроль состояния ГТС, при этом не допускать превышения заданных критериев безопасной эксплуатации ГТС (п. 8.2.3 ПБ 03-438-02)[4], а при обнаружении отклонений показателей безопасной работы от критериальных значений оперативно устранять выявленные нарушения и недостатки (дефекты), а также выполнять профилактические мероприятия в режиме работы и состоянии ГТС (п. 8.2.4 ПБ 03-438-02) [4].

Настоящая квалификационная работ «Разработка критериев безопасности проектируемых гидротехнических сооружений хвостохранилища Светлинской ЗИФ в Челябинской области» разработана в соответствии с требованиями следующих нормативных документов:

• Федеральный закон от 21.07.1997 № 117-ФЗ «О безопасности гидротехнических сооружений» (ред. от 03.07.2016);
• Инструкция о порядке определения критериев безопасности и оценке состояния гидротехнических сооружений жидких промышленных отходов на поднадзорных Госгортехнадзору России производствах, объектах и организациях (РД 03-443-02) / Утв. Постановлением Госгортехнадзора России от 04.02.2002 №10;
• Инструкция о порядке ведения мониторинга безопасности гидротехнических сооружений предприятий, организаций, подконтрольных органам Госгортехнадзора (РД 03-259-98) / Утв. Постановлением Госгортехнадзора России от 12.01.1998 № 2;
• Сборник документов 4-е издание, исправленное и дополненное. Нормативные документы в сфере деятельности Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору. Документы межотраслевого применения по вопросам промышленной безопасности и охраны недр. Серия 03. Выпуск 1. Безопасность гидротехнических сооружений на объектах промышленности. Правила безопасности гидротехнических сооружений накопителей жидких промышленных отходов (ПБ 03-438-02) (Утверждены Постановлением Госгортехнадзора России от 28.01.2002 №6)/ ЗАО НТЦ ПБ – Москва, 2010

Актуальность проблемы безопасности ГТС уже не оставляет сомнения, так как гидротехнические сооружения являются потенциально опасными объектами, чрезвычайные ситуации на которых могут привести к человеческим жертвам и значительному материальному ущербу.

Безопасность ГТС — это комплексное свойство сооружений, позволяющее обеспечивать защиту жизни, здоровья и законных интересов людей, окружающей среды и хозяйственных объектов.

Безопасность эксплуатируемых ГТС обусловлена их надежностью и уровнем эксплуатации.

Ключевая роль в обеспечении безопасности принадлежит выявлению исчерпывающих диагностических показателей и определению их допустимых и критических значений. Постоянный контроль показателей (критериев безопасности) позволяет защитить сооружения от возникновения на них аварийной и как следствие возможной чрезвычайной ситуации.

Современное строительство и эксплуатация ГТС доказала необходимость обеспечения безопасности сооружений, потребовала выполнения мероприятий направленных на поддержание сооружений в безопасном состоянии в сложных условиях техногенного, природного и экологического неблагополучия.

Критерии безопасности разработаны с целью:

• обеспечения безопасности ГТС и выработки соответствующих методик и технологий анализа их уровня (степени) технического и эксплуатационного состояния,
• поддержки сооружений в безопасном состоянии
• принятия обоснованных решений о выполнении соответствующих мероприятий по приведению сооружений в безопасное состояние.

Критерии безопасности являются обязательными для оценки технического состояния и безопасности гидротехнических сооружений.

Основными задачами разработки настоящих критериев являются:

• определение объекта диагностирования ГТС и зон уязвимости сооружений;
• упорядочение, ранжирование диагностических (критериальных) показателей по степени важности, необходимости, так, чтобы оценка их состояния позволяла однозначно определить состояние сооружения в целом;
• определение характеристик (значений) контролируемых показателей и косвенных признаков их состояния;
• контроль состояния уязвимых зон объектов диагностирования;
• повышение вероятности своевременного обнаружения дефектов и повреждений, а также уменьшение трудоемкость работ по диагностике.

Настоящие критерии безопасности выполнены для гидротехнических сооружений III очереди хвостохранилища Светлинской ЗИФ ОАО «Южуралзолото Группа Компаний», которые будут построены в соответствии проектной документацией в три очереди: I, II и III. Проектной документацией предусмотрены 6 этапов строительства хвостохранилища [29]:

1. Строительство I очереди хвостохранилища с максимальной высотой ограждающей дамбы в 10 м (пионерное строительство), выполнение нагорных канав;
2. Складирование хвостов в I очередь хвостохранилища и одновременно строительство II очереди хвостохранилища с максимальной высотой ограждающей дамбы 10 м (пионерное строительство), начало этапа строительства ограждающей дамбы III очереди хвостохранилища;
3. Складирование хвостов во II очередь хвостохранилища, и одновременно наращивание ограждающей дамбы I очереди хвостохранилища до высоты 20 м, продолжение строительства ограждающей дамбы III очереди хвостохранилища;
4. Складирование хвостов в I очередь хвостохранилища, наращивание ограждающей дамб II очереди хвостохранилища до высоты 20 м, продолжение строительства ограждающей дамбы III очереди хвостохранилища;
5. Вывод I очереди хвостохранилища из эксплуатации, продолжение складирования хвостов во II очередь хвостохранилища, завершение строительства ограждающей дамбы III очереди хвостохранилища до высоты 20 м;
6. Вывод II очереди хвостохранилища из эксплуатации, выполнение складирования хвостов в III очередь хвостохранилища.

Настоящий документ содержит общие сведения о проектируемых гидротехнических сооружениях хвостохранилища Светлинской ЗИФ ОАО «Южуралзолото Группа Компаний» и технологии их эксплуатации, описание использованных методов определения критериев для объектов мониторинга, обоснование выбора диагностических показателей и расчет критериев для ГТС, таблицу со значениями критериев, схему размещения средств измерений и состав натурных наблюдений.

При разработке критериев безопасности использованы СНиПы, проектная документация по ГТС, а так же результаты инженерных изысканий.

Согласно требованиям «Инструкции…» РД 03-443-02[2], «Критерии безопасности…» подлежат дополнению и (или) уточнению на стадии ввода ГТС в эксплуатацию, а так же при изменении проектных решений или эксплуатационного состояния ГТС, рассмотренного в настоящем документе.

Кроме того, критерии безопасности рекомендуется уточнять (корректировать) через 3-5 лет эксплуатации сооружений (п. 4.12 РД 03-443-02)[2].

В настоящей работе при определении критериев безопасности (критериальных значений К1 и К2) использованы аналитические и графические методы, описанные в соответствующих разделах настоящей работы.

 

1 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1 Обоснование разработки критериев безопасности ГТС

 

Критерии безопасности гидротехнического сооружения — предельные значения количественных и качественных показателей состояния гидротехнического сооружения и условий его эксплуатации, соответствующие допустимому уровню риска аварии гидротехнического сооружения и утвержденные в установленном порядке федеральными органами исполнительной власти, уполномоченными на осуществление федерального государственного надзора в области безопасности гидротехнических сооружений, в составе декларации безопасности гидротехнического сооружения (федеральный закон №117-ФЗ, ст.3[1]).

Контролируемые показатели состояния гидротехнического сооружения – показатели, измеренные на данном сооружении или вычисленные на основании измерений количественные показатели, а также качественные показатели эксплуатационного состояния гидротехнического сооружения, определенные на основании визуального осмотра.

В соответствии с РД 03-443-02 [2] определяются два уровня критериальных значений контролируемых показателей:

К1 – первый (предупреждающий) уровень значений диагностических показателей (определяемый при основном сочетании нагрузок), при достижении которого устойчивость, механическая и фильтрационная прочность ГТС и его основания, а также пропускная способность водосбросных и водопропускных сооружений еще соответствуют условиям нормальной эксплуатации.

В условиях нормальной эксплуатации выполняются все основные требования нормативных документов и правил технической эксплуатации.

К2 – второй предельный уровень значений диагностических показателей (устанавливается при особом сочетании нагрузок), при превышении которых эксплуатация ГТС в проектных режимах не допустима.

По анализу фактических показателей с их критериальными значениями определяется состояние сооружения, а так же граница между его возможными состояниями, а именно:

• первая группа критериев отделяет надежное состояние от удовлетворительного и носит название предупреждающих критериев К1;
• вторая группа отделяет удовлетворительное от предаварийного. Они называются предельными критериями безопасности К2.

При эксплуатации сооружений необходимо выполнять оперативную оценку (контроль) состояния сооружений посредством сравнения фактических значений диагностических (контролируемых) показателей с их критериальными (проектными) значениями. Это сравнение необходимо будет отражать в годовых отчетах о состоянии ГТС и использовать полученные данные для анализа эксплуатационной надежности и безопасности ГТС (п. 3.10 РД 03-443-02)[2].

На основании сравнения фактической (измеренной) величины диагностического показателя с его критериальным значением производится оценка состояния (технического и эксплуатационного) гидротехнического сооружения.

Категория технического состояния – степень эксплуатационной пригодности строительной конструкции или здания и сооружения в целом, установленная в зависимости от доли снижения несущей способности и эксплуатационных характеристик конструкций; для рассматриваемых объектов действующими нормативными документами (ГОСТ 27002-89 «Надежность в технике. Основные понятия, термины и определения») установлены следующие категории технического состояния:

• исправное состояние, при котором конструкции соответствуют всем требованиям нормативно-технической и проектной документации;
• работоспособное состояние, при котором удовлетворяются требования обеспечения производственного процесса и дальнейшей безопасной эксплуатации, но имеются незначительные отступления от действующих нормативных документов и проекта;
• ограниченно работоспособное (частично неработоспособное) состояние, при котором возможна дальнейшая эксплуатация при определенных ограничениях и разработке мероприятий по контролю состояния конструкций, параметрами технологического процесса, нагрузками и воздействиями, а также при разработке мероприятий по устранению выявленных дефектов и повреждений в установленные сроки;
• неработоспособное (предельное, аварийное) состояние – возможна потеря несущей способности основных элементов или сооружения в целом, исключающая дальнейшую эксплуатацию.

В соответствии с РД 03-443-02 [2] установлены следующие категории эксплуатационного состояния:

• надежное (работоспособное) эксплуатационное состояние ГТС – состояние, при котором сооружение соответствует всем требованиям нормативных документов и проекта при действии нагрузок основного сочетания, значения контролируемых показателей состояния сооружений не превышают (не менее) соответствующих критериев безопасности I-ого уровня, сооружение можно эксплуатировать без разработки каких-либо мероприятий, повышающих безопасность его эксплуатации;
• удовлетворительное (частично неработоспособное)эксплуатационное состояние ГТС – состояние, при котором значение хотя бы одного контролируемого показателя стало больше (меньше) соответствующих критериев безопасности 1-ого уровня, но значения контролируемых показателей состояния сооружений не превышают (не менее) соответствующих критериев безопасности 2-ого уровня и сооружение находится под действием нагрузок и воздействий, не превышающих предусмотренные проектом значения нагрузок особого сочетания. При этом ГТС можно эксплуатировать при условии разработки и выполнения в определенные сроки необходимых мероприятий. Эти мероприятия разрабатываются на основе анализа конкретных показателей по факторам, которые могут создать аварийную ситуацию, и содержат необходимые меры по нейтрализации действия таких факторов;
• предаварийное (предельное)эксплуатационное состояние ГТС– состояние, при котором сооружение имеет повреждения или дефекты, при которых оно не может эксплуатироваться при воздействии основного сочетания нагрузок в виду угрозы аварии, и (или) сооружение находится под воздействием особого сочетания нагрузок, превышающих допускаемые проектом значения с угрозой аварии, и (или) появляются признаки прогрессирующего развития деструктивных процессов, необратимо ведущих к аварии. При таком состоянии ГТС его нельзя эксплуатировать в проектном режиме.

После определения состояния ГТС принимаются обоснованные решения о выполнения мероприятий по приведению сооружения в безопасное состояние, а именно:

1. Если состояние определено как надежное, безопасность считается полностью обеспеченной, эксплуатирующая организация может эксплуатировать сооружение не принимая дополнительных мер по обеспечению безопасности;
2. Если состояние удовлетворительное. Необходимо проверить правильность определения критериев, при необходимости можно обратиться в проектную или экспертную организацию для уточнения оценки состояния сооружения и разработки мероприятий, позволяющих привести ГТС в надежное состояние. Также необходимо сообщить в органы Ростехнадзора о наступлении удовлетворительного состояния;
3. Если состояние предаварийное, дальнейшая эксплуатация ГТС в проектном режиме является нарушением законом о безопасности ГТС. Все мероприятия по ограничению режима эксплуатации, по восстановлению надежного состояния сооружения осуществляется по контролем Ростехнадзора с привлечением проектных и экспертных организаций.

Вместе с тем, по сравнительному анализу фактических показателей с их критериальными значениями выполняется оценка безопасности гидротехнических сооружений.

Безопасность гидротехнических сооружений – свойство гидротехнических сооружений, позволяющее обеспечивать защиту жизни, здоровья и законных интересов людей, окружающей среды и хозяйственных объектов; для рассматриваемых объектов установлены следующие уровни безопасности ГТС:

• нормальный уровень безопасности – ГТС соответствуют проекту, действующим нормам и правилам, значения критериев безопасности не превышают предельно допустимых для работоспособного состояния сооружений и оснований (К1), эксплуатация осуществляется без нарушений действующих законодательных актов, норм и правил, предписания органов государственного надзора выполняются;
• пониженный уровень безопасности – невыполнение первоочередных мероприятий или неполное выполнение предписаний органов государственного надзора по обеспечению безопасности ГТС и другие нарушения правил эксплуатации при соблюдении прочих условий, установленных для нормального уровня безопасности;

Примечание: нормальный и пониженный уровни безопасности характеризуют работоспособное состояние ГТС, при котором значения показателей состояния не выходят за предупреждающий уровень К1. Отнесение уровня состояния и безопасности ГТС к нормальному или пониженному осуществляется экспертным путем при разработке декларации безопасности ГТС и проведении ее государственной экспертизы.

• неудовлетворительный (низкий) уровень безопасности: снижение механической или фильтрационной прочности, превышение предельно допустимых значений критериев безопасности для работоспособного состояния (К1), другие отклонения от проектного состояния, способные привести к развитию аварии;
• опасный уровень безопасности – наступает вследствие развивающихся процессов снижения прочности и устойчивости элементов ГТС и их оснований, превышения предельно допустимых значений критериев безопасности, характеризующих переход от частично неработоспособного (ограниченно работоспособного) к неработоспособному техническому состоянию сооружений и оснований (К2).

Кроме того, критерии безопасности являются обязательными для ведения мониторинга безопасности, а также оценки технического состояния и безопасности гидротехнических сооружений.

 

1.2 Характеристика и состав ГТС с указанием их класса

 

В связи с освоением Светлинского месторождения и строительством золотоизвлекательной фабрики с годовой производительностью 8 млн. т. по твердому, сроком эксплуатации в 10 лет и складированием хвостов за этот период порядка 80 млн т. необходимо решать вопросы складирования отходов переработки руд. Для этого предполагается построить хвостохранилище, в которое отходы обогащения транспортируются гидравлическом способом. Гидротехнические сооружения хвостохранилища Светлинской ЗИФ предназначены для гидравлического транспорта и складирования отходов обогащения (хвостов) фабрики, а также осветления и возврата оборотной воды по замкнутой водно-пульповой системе на ЗИФ.

Класс ГТС по действующей в настоящее время классификации, в соответствии с Постановлением Правительства РФ от 02.11.2013 №986 «О классификации гидротехнических сооружений» и СП 58.13330.2012 (актуализированная редакция СНиП 33-01-2003 «Гидротехнические сооружения. Основные положения»), с Изменением №1, внесенным по приказу Минстроя России от 20.10.2016 №722/пр., класс гидротехнических сооружений хвостохранилища Светлинской ЗИФ — III (средней опасности).

Хвостохранилище – овражно-равнинного типа, наливное по способу заполнения.

Емкости (очереди) будут созданы путем возведения ограждающих дамб по их периметру, с перепадом высот порядка 5 метров, в результате верхней по рельефу будет являться I очередь, затем II очередь и нижней станет III очередь. Параметры очередей приведены в табл. 1.

Таблица 1. «Параметры очередей хвостохранилища» [29]

 

Ограждающие дамбы I, II и III очередей хвостохранилища насыпные, грунтовые, талые, с глиняным экраном по верховому откосу. Следует отметить, что по дну емкостей хвостохранилища так же будет уложен экран из уплотненной глины ИГЭ-1 толщиной 0,5м.

Грунт для отсыпки пионерных дамб I и II очереди хвостохранилища планируется разрабатывать в ложе чаш очередей, а грунт для их наращивания будет взят из ложа III очереди хвостохранилища. Дамба III очереди хвостохранилища будет отсыпана грунтом, разработанным из ее собственного ложа.

Тело дамб будет отсыпано из суглинка делювиального ИГЭ-3. Внешняя часть дамб со стороны низового откоса будет отсыпана супесью ИГЭ-7. По верховому откосу устраивается противофильтрационный экран из глины ИГЭ-1. Так как настоящий документ разрабатывается только для III очереди хвостохранилища, то в Графических приложениях к нестоящей работе приведены поперечные сечения ограждающей дамбы рассматриваемой III очереди хвостохранилища.

Сведения об основных проектных параметрах дамб очередей хвостохранилища приведены в табл. 2.

Таблица 2 «Проектные параметры дамб хвостохранилища»[29]

Дренажная система III очереди хвостохранилища предназначена для сбора дренажных вод и их возврата в емкость накопителя, представлена следующими сооружениями: дренажной канавой с зумпфом, водоводом возврата дренажных вод и дренажной насосной станцией.Верховой откос дамб будет укреплен каменной наброской из скального грунта ИГЭ-9, ИГЭ-10 и ИГЭ-11 мощностью t=0,5 м, низовой – почвенно-растительным грунтом ИГС-1 мощностью t=0,2 м.

Дренажная канава устраивается под дренажной призмой, с уклоном, обеспечивающим сток воды в зумпф. Конструктивно канава обеспечивается двухслойным обратным фильтром и заполняется крупнообломочным грунтом. Борта и ложе канавы экранируются глиняным экраном.

Дренажная насосная станция оборудуется погружными насосами WILOKS 70 ZHD с мотором F 17.1-2/15-L02 (1 раб; 1 рез) производительностью 10 м³/ч напором 41,6 м. Станция рассчитана на откачку грунтовых вод из приемного зумпфа рабочим объемом 2,0 м³, куда вода поступает самотеком по полиэтиленовому трубопроводу Æ 200 мм от дренажной траншеи, сооруженной под телом северо-восточной дамбы III очереди хвостохранилища до дренажной насосной станции.

Водовод возврата дренажных вод прокладывается наземно по низовому откосу дамбы III очереди хвостохранилища в теплозащитной насыпи высотой порядка 1,5 м, выполняется в виде стальной трубы Æ 108х5 мм длиной 70 м

Система гидротранспорта хвостов – напорно-самотечная.

Пульпонасосная станция №1 (ПНС №1) располагается в главном корпусе ЗИФ, оборудуется насосами типа Warman 14/12 TY-AH (1 шт.) и Warman 14/12 TY-AHP (2 шт.), системой управления с частотно-регулируемым электроприводом типа SB-57S (1 шт.), однобалочным мостовым краном (1 шт.) и зумпфом для опорожнения магистрального пульповода.

Пульпонасосная станция №2 (ПНС №2) располагается у I очереди хвостохранилища, оборудуется: насосом Warman 14/12 TY-AНР (2 шт.), байпасом для опорожнения части пульповода, прокладываемым от верха дамбы до ПНС №2 и однобалочным мостовым краном (1 шт.).

Магистральный пульповод выполняется из стальных труб диаметром 720 мм подземной и наземной прокладки. При наземной прокладке выполняется теплозащитная насыпь, высотой 1,5 м. для которой используется местный грунт. При подземной прокладке пульповод укладывается на глубину порядка 1,5 м от поверхности земли. В местах перехода пульповода в подземном исполнении в наземный предусматривается теплозащитная насыпь высотой 1,5 м.

Аварийная емкость для опорожнения пульповода, двухсекционная, заглубленного типа, располагается у хвостохранилища в нижней точке пульповода. Ширина каждой секции по дну 4,7 м, по верху 10,3 м, глубина 2,8 м, длина по верху 70,5 м. Борта и ложе секций защищаются противофильтрационным глиняным экраном. Между секциями выполняется грунтовая перемычка, гребень которой укрепляется дорожной плитой шириной 6,0 м. Между секциями в перемычке укладывается стальная перепускная труба диаметром 720 мм.

Распределительный пульповод прокладывается от ПНС №2 до гребня и по внутренней стороне гребня дамбы рабочей очереди, выполняется из стальных труб диаметром720 мм на фланцевых соединениях через 20 м, обеспечивается задвижками, отделяющими «рабочий» участок намыва от «нерабочих» участков.

Распределительный пульповод, прокладываемый по гребню дамбы, выполняется в теплозащитной насыпи, высотой порядка 1,5 м.

В случае необходимости опорожнение распределительного пульповода может быть произведено в очереди хвостохранилища.

Выпуски из распределительного пульповода каждой очереди хвостохранилища делятся на сосредоточенные и рассредоточенные выпуски.

Сосредоточенный (зимний) выпуск располагается в северо-западном участке соответствующей рабочей очереди, выполняется из стальных труб диаметром 720 мм. В зимний период заполнение рабочей очереди хвостохранилища будет производиться под лед

Рассредоточенные (летние) выпуски, располагаются по гребню ограждающей дамбы соответствующей рабочей очереди по всему периметру. Расстояние между выпусками составляет 60 м. Выпуски выполняются из стальных труб диаметром 219 мм и снабжаются запорно-регулируемой аппаратурой. Количество одновременно работающих выпусков – 6 шт.

Система оборотного водоснабжения

Оборотное техническое водоснабжение будет осуществляться путем забора воды из емкости хвостохранилища через всасывающие трубопроводы насосных станций оборотного водоснабжения.

Проектными решениями предусмотрено устройство по одной насосной станции забора оборотной воды в каждой очереди хвостохранилища.

Насосные станции будут установлены на понтонах в блок-контейнерах с рабочим и резервным насосами производительностью 2500 м³/час каждый.

Первой насосной станцией, установленной в I-ой очереди будет осуществляться подача оборотной воды на ЗИФ, второй, установленной во II-ой очереди в I очередь хвостохранилища, третьей, установленной в III-очереди во II очередь хвостохранилища.

Работа насосных станций оборотного водоснабжения будет осуществляться в автоматическом режиме без постоянного присутствия обслуживающего персонала.

Магистральный водовод оборотной воды выполняется из стальных труб диаметром 720 мм подземной и наземной прокладки. Теплозащитная насыпь выполняется местным грунтом при наземной прокладке высотой 1,5 м. При подземной прокладке глубина укладки пульповода составляет порядка 1,5 м от поверхности земли. В местах перехода пульповода в подземном исполнении в наземный предусматривается теплозащитная насыпь высотой 1,5 м.

Распределительный водовод оборотной воды прокладывается от магистрального водовода по внутренней стороне гребня дамбы рабочей очереди, в теплозащитной насыпи не менее 1,5 м, выполняется из стальных труб диаметром630 мм на фланцевых соединениях через 20 м.

Спуск с гребня дамбы до насосной станции оборотной воды выполняется из резиновой высоконапорной трубы диаметром 410 мм.

В случае необходимости опорожнение распределительного пульповода может быть произведено в очереди хвостохранилища.

Аварийная емкость для опорожнения водовода, односекционная, заглубленного типа, размером в плане 2,0 м × 2,5 м, глубиной 2,8 м, располагается у хвостохранилища в нижней точке водовода. Борта и ложе емкости защищаются противофильтрационным глиняным экраном.

Сооружения гидрозащиты

Для отвода поверхностных вод от площадки хвостохранилища с правого и левого бортов проектом предусмотрены нагорные канавы.

Канавы рассчитаны на пропуск максимального расхода поверхностного стока 3 % обеспеченности и проверены на пропуск расхода 1 % обеспеченности. Предусмотрено крепление канав камнем t=0,2 м. Сброс воды из нагорных канав предусмотрен в тальвег сухого лога долины. Параметры канав представлены в таблице 3.

Таблица 3″Проектные параметры нагорных канав»[29]

Хвостохранилище запроектировано эксплуатировать в замкнутой водно-шламовой системе ЗИФ, не предусматривающей сброс воды из хвостохранилища в поверхностные водные объекты.Технология эксплуатации ГТС

Поступление пульпы будет происходить под напором, при помощи пульпонасосной станции по магистральному и распределительному пульповодам. Сброс пульпы в хвостохранилище и забор из него осветленной воды будет осуществляться круглый год. Намыв хвостов в емкость хвостохранилища будет рассредоточен по всему периметру накопителя, из выпусков, расположенных равномерно на картах намыва.

Одновременно на карте намыва предусмотрена работа 6 рассредоточенных выпусков. В каждой очереди предусмотрен сосредоточенный выпуск, который должен быть открыт для слива шламистой части хвостов и для выпуска пульпы в зимнее время под лед. Неработающие выпуски закрываются заглушками. Намыв в теплое время года производится на пляж; в зимнее – под лед.

Опорожнение магистрального пульповода и водовода, в случае необходимости, предусматривается производить самотеком в аварийные емкости, расположенные в нижних точках пульповода и водовода соответственно. Откачку жидкой фазы из аварийной емкости пульповода и воды и аварийной емкости водовода в хвостохранилище предусмотрено производить насосами. Очистку аварийной емкости пульповода от твердой фазы (хвостов) предусмотрено осуществлять механизированным способом.

Забор осветленной воды из емкости накопителя на технологические нужды, в главный корпус ЗИФ, осуществляется посредством насосной станции оборотного водоснабжения, по водоводу оборотной воды.

 

1.3 Характеристика района (площадки) расположения гидротехнических сооружений

 

Расположение гидротехнических сооружений

Проектируемые ГТС будут находится в восточной части месторождения Светлинское, в границах земельного отвода Светлинской ЗИФ.

Фактический адрес места расположения площадки хвостохранилища: РФ, Челябинская область, Пластовский район, 3,2 км к юго-востоку от п. Светлый, в 4,2 км к северо-востоку от п. Радиомайка и в 9,3 км к ВСВ от с. Верхняя Санарка (рис. 1).

По общим характеристикам климат Челябинской области относится к умеренному континентальному.Природно-климатические условия

В зимний период Зауралье находится под преимущественным влиянием отрога Азиатского антициклона, о чем свидетельствуют низкие зимние температуры. Средняя январская температура колеблется от — 16 до — 17°С. Зима холодная с высокими абсолютными отметками. Абсолютный минимум достигает -50°С. Высота снежного покрова составляет 31-37 см, максимальная — 57 см с запасами воды в снеге до 74-88 мм. Средняя дата установления снежного покрова приходится на 5-12 ноября, а схода — 13-17 апреля.

Продолжительность периода со снежным покровом составляет 151-159 дней. Продолжительность морозного периода длится в среднем 162 дня. Нормативная глубина сезонного промерзания, составляет от 1,80 м до 2,66 м.

Годовое количество осадков – 350-400 мм. Из них на теплый период приходится 70-80%. В первой половине вегетационного периода осадков выпадает мало. Большая сумма летних осадков приходится на вторую половину лета. Среднее количество суховейных дней составляет 10-12.

Топографические условия

Район расположения месторождения Светлинское находится на восточном склоне Южного Урала в лесостепной зоне с пенепленизированным рельефом типичной холмисто-увалистой равнины. Абсолютные отметки в районе месторождения составляют 350-400 м, превышение водоразделов над долинами — 45-50 м, естественные коренные породы практически отсутствуют. Средняя абсолютная отметка рельефа в районе месторождения — 360 м. Склоны речных долин очень пологие, сами долины заболочены. Месторождение расположено в водораздельной зоне истоков рек Санарка и Каменка, являющихся частью Тобольской гидросети.

По природным зонам территория района месторождения относится к лесостепи. Район отличается определенным сочетанием физико-географических условий в пределах Восточной части Южного Урала и пределах окраины Предтургайской равнины. Земная поверхность водосборной площади реки имеет здесь общий уклон с севера на юго-запад. Понижения заболочены.

Участок проектируемого хвостохранилища представляет собой относительно открытую долину. Значительная часть площадки покрыта распаханными полями. В настоящее время площадка строительства хвостохранилища представляет заброшенную пашню, заросшую сорняками высотой более 2-х метров.

В целом, рельеф местности очень ровный, невыразительный, лишь в центральной части участка находятся относительно высокие (4-5 м от уровня современной пашни) холмы. Абсолютные отметки поверхности участка колеблются от 352,3 м до 414,0 м.

Сейсмические условия

Расчетная интенсивность сейсмических воздействий для района расположения рассматриваемых составляет 5 баллов по шкале MSK-64 c 5% вероятностью превышения указанного значения в течение 50 лет [9].

Гидрологические условия

ГТС хвостохранилища Светлинской ЗИФ для пропуска (регулирования расхода) поверхностных водотоков не предназначены, запроектированы и используются как бессточные, без сброса воды в водные объекты.

Для исключения фильтрационного стока из емкости хвостохранилища предусмотрено устройство экранов из глины по ложу хвостохранилища и верховому откосу дамбы.

Проектом предусмотрено отведение поверхностного стока с прилегающей территории по нагорным канавам, запроектированным по периметру хвостохранилища.

Район хвостохранилища Светлинской ЗИФ характеризуется слаборазвитой речной сетью. Реки района, относятся к системе р. Тобол.

В 5-и км к северу от месторождения протекает р. Кабанка, в 6-ти км к югу -верховье речки Санарка. Все реки имеют, как правило, широтное направление с запада на восток.

Речки Кабанка и Санарка маловодны, в засушливое время пересыхают, а в их долинах образуются разобщенные плесы. Речки оживают только во время половодья и в паводковый период.

Длина реки Кабанки 85 км. Исток у поселка Лесной в Уйском районе. Протекает по территории 3 районов области.

На берегах Кабанки расположены: поселки Лесной, Михайловка, Демарино, Кочкарь, Верхняя Кабанка, Поляновка, Кабанка, Березовка.

Санарка — правый, один из самых крупных притоков реки Уй (бассейн Тобола). Длина реки составляет 90км.

Истоки реки у поселка Светлый (Пластовский район Челябинской области). Впадает в реку Уй на территории Троицкого района.

Притоки: Осейка, Каменка, Калиновка1, Калиновка2, Боланка.

На реке расположены поселки: Радиомайка, Верхняя Санарка.

Речной грунт реки является местами золотоносным.

Для рек Пластовского района характерны высокое весеннее половодье и низкий сток в остальное время. Питание рек преимущественно снегового происхождения. В питании рек преимущественное значение имеют талые воды 40-60 %. Доля дождевых вод в суммарном стоке не превышают 20-40%. Доля подземных вод составляет 10-15 %.

Весеннее половодье обычно начинается в середине апреля. Продолжительность половодья в среднем составляет 30 дней. Половодье иногда имеет многопиковую форму, как за счет прерывистого характера снеготаяния, так и дождевых подъемов, накладывающийся на снеговой сток. Наряду с многопиковыми половодьями наблюдаются также одновершинные.

Зимняя межень продолжительна (около 4-6 месяцев) и в общем маловодна. В течение очень долгой и суровой зимы сток реки вначале постепенно, затем, при переходе на питание водами аллювия резко убывает и затем прекращается. Часто в зимний период река перемерзает до дна.

Берега пологие, иногда встречаются плоские одиночные холмы, высотой 20-30м.

Грунты в основном суглинистые, супесчаные, а в отдельных местах каменистые. Растительность по берегам рек в основном травянистая.

Эрозионные процессы в данных климатических условиях проходят слабо. В период весеннего половодья преобладает поверхностный смыв.

Колебания температуры воды в течение суток соответствуют с небольшой сдвижкой колебаниям температуры воздуха. Интенсивность повышения и понижения температуры воды значительно меньше, чем температура воздуха.

К югу от территории проектируемого хвостохранилища расположено оз. Светлое, к северу — урочища Сутермина Заимка, Заимка Косарева.

Озеро Светлое расположено в 1 км южнее поселка Светлый на водосборной площади р. Санарка (Уй-Тобол-Иртыш-Обь). Озеро небольших размеров. Площадь зеркала озера составляет 7 га, глубина 1,5 м. Озеро пресное.

Гидрографические, гидрологические условия района

В гидрогеологическом отношении район входит в состав системы бассейнов трещинно-жильных вод Восточно-Уральского поднятия. Водоносные ресурсы поверхности и подземных вод района ограниченны. Месторождение расположено в водораздельной зоне истоков рек Санарка и Каменка, являющихся частью Тобольской гидросети. В целом район характеризуется слаборазвитой речной сетью. В районе имеются несколько миниатюрных водоемов озерного типа, формирование которых связано с процессами карстообразования в бортах эрозионно-карстовой депрессии, переходящей к югу в долину речки Санарка. Восточный борт депрессии переходит в лог Широкий и ручей Батуровский, являющийся притоком речки Санарки. Речки Кабанка и Санарка маловодны, в засушливое время пересыхают. Родники отсутствуют.

По химическому составу подземные воды месторождения пресные, гидрокарбонатно-натриевые и гидрокарбонатно-магниевые с минерализацией 0,42-0,75 г/дм³. При инженерно-геологическим изысканиях [30-35] подземные воды встречены на глубинах от 3,4м до 10,1м. Подземные воды пластово-поровые, не напорные, приурочены к аллювиально-делювиальным суглинкам и супесям, питание происходит за счет атмосферных осадков, сброс в реку Батуровка (пересыхающая), бассейн реки Санарка.

Инженерно-геологические условия

Хвостохранилище расположено на не подработанной и не планируемой к подработке подземными горными работами территории.

В геологическом отношении район расположения месторождениянаходится в пределах Восточно-Уральской (Урало-Тобольской) мегазоны.

Мезокайнозойские образования и осадки развиты в районе Светлинского месторождения чрезвычайно широко.

Четвертичная система (Qw+h) представлена глинистым аллювием и голоценовыми аллювиальными, аллювиально-делювиальными глинами мощностью 10-20 м.

По результатам инженерно-геологических изысканий [30-35] площадки расположения хвостохранилища до разведанной глубины 17,9 м выделено 11 инженерно-геологических элементов (ИГЭ) и 1 инженерно-геологический слой (ИГС), характеристика которых приведена в Приложении 1 к настоящей работе.

---

1  2  3  4