2. Расчет дополнительной концентрации взвешенных частиц грунта в расчетном створе водохранилища

   1. Исходные данные

1. Средний навигационный расход воды в водоеме (водохранилище) Q_р =680 м³/с.

2. Средняя ширина водоема в районе месторождения В_ср = 1650 м.

3. Средняя глубина водоема в районе месторождения Н_р = 3,5 м.

4. Объем запасов полезной толщи (с учетом технологических потерь)V’=9678,9 тыс.м³.

5. Планируемый навигационный объем добычи НСМ V_нав=2050 тыс. м³.

6. Продолжительность эксплуатационного навигационного периода (с учетом запрета работы в нерестовый период в течение 40 дней) Т_нав = 160 сут.

7. Принятое добычное оборудование: землесосный снаряд проекта №Р-109(ПЗС) (технические характеристики даны в приложении 5)[1].

8. Погрузка добытого материала осуществляется в баржу со следующими габаритными размерами трюма: длина l_б = 66,25 м, ширина b_б = 14,25 м.

9. Добыча ведется в 3 смены по 7 часов в смену.

Грунт полезной толщи по трудности разработки относится к 4 группе. Плотность пульпы (см. табл.1) =1,07 т/м³. Плотность грунта = 2,61 т/м³.

2.2. Методика расчета

1. Навигационный объем добычи ПГМ землесосным снарядом проекта№Р-109 определится по формуле :

тыс.м³

–техническая производительность землесосного снаряда по грунту, м3/ч;

–продолжительность навигации в часах;

–коэффициент использования рабочего времени добычного оборудования;

–коэффициент использования технической производительности оборудования;

2. Количество принятой добычной техники (землесосный снаряд проекта №Р-109), необходимое для разработки планируемого навигационного объема добычи НСМ (V_нав=2050 тыс. м³), может быть определено по формуле :

,

где – планируемый навигационный (годовой) объем добычи по данному месторождению, м³.

.

3. Количество навигаций, в течение которых будет разработано месторождение двумя землесосными снарядами , составляет:

где V’ – объем запасов с учетом технологических потерь в м³, определяемые по формуле:

=12300-(1280,8+1340,3)=9678,9м^3

где V_зап – объем балансовых запасов НСМ, м³;

V_б – потери запасов в бортах карьера, м³;

V_под – потери запасов в подошве карьера, м³.

–суммарный навигационный объем добычи НСМ, м³.

4. Потери при погрузке породы в баржу V_сл. Как правило, вместе с водой из баржи сливаются частицы грунта диаметром менее 0,03 мм. По гранулометрическому составу полезной толщи такой грунт составляет 0,68% от исходного материала, т.е. = 0,68%. Следовательно, потери при погрузкеV_сл составят:

м³.

5. Количество грунта, сливающегося из баржи вместе с водой при погрузке в нее добытой породы, определяется следующим образом.

Площадь горизонтального сечения трюма баржи на уровне его средней высоты равна:

м².

Расход пульпы, поступающей в баржу, равен производительности землесосного снаряда по пульпе, а именно:

где Q_в – производительность грунтового насоса по воде (принимается по технической характеристике, соответствующей оптимальному режиму работы землесоса), м³/ч;

γ_п – плотность пульпы в т/м³, принимается в зависимости от группы грунта по сложности разработки (табл. 1)[1]

м³/ч.

Скорость подъема воды в барже определяется как:

м/ч = 0,00096 м/с.

Частицы грунта, гидравлическая крупность которых более 0,00096 м/с, осядут в барже, а с меньшей гидравлической крупностью сольются вместе с водой через ее борта в водоем.

Гидравлической крупности 0,00096 м/с (см. рис.2)[1] соответствует d_гр=0,04 мм (при t= 15°).

По таблице 4[1] гранулометрического состава добываемого грунта находим содержание частиц d < d_гр в полезной толще месторождения:

%.

Производительность землесосного снаряда по грунту равна:

м³/ч.

Следовательно, за один час работы землесосного снаряда в водоем будет сливаться грунт в объеме P₀, равном:

м³/ч

При работе двух землесосных снарядов значение P₀ составит 2,601× 2 = 5.202 м³/ч.

6. Объем грунта, переходящего во взвешенное состояние, определяется следующим образом.

Средняя скорость течения в водоеме в районе месторождения равна:

м/с

При данной скорости течения допустимо акваторию вокруг баржи рассматривать как отстойник.

При работе земснаряда площадь растекания потока пульпы в плане определится по формуле :

Площадь растекания потока пульпы в плане F определяется из условия, что растекание потока идет под углом 13° (рис. 1).

где B₁ – начальная ширина потока, равная ширине баржи, м;

B₂ – ширина потока на расстоянии L от места выпуска до расчетного створа L = 500 м.

Рис. 1- Схема растекания потока пульпы в водоеме

м².

Так как работают два земснаряда, то площадь растекания потока частиц в плане составит:

м².

Расход пульпы, поступающей в водоем от двух земснарядов, определяется по формуле :

Вода вместе с мелкими фракциями сливается по всему периметру баржи.

По формуле определяется гидравлическая крупность частиц песка, оседающих на дно водоема:

,

где a’ – коэффициент несовершенства отстойника, значение которого принимается по Нормам технологического проектирования предприятий промышленности нерудных строительных материалов в пределах I,3-3,5;

м/с.

Частицы, имеющие гидравлическую крупность более 0,0000254 м/с, осядут на дно на расстоянии 500 м от места выпуска.

Гидравлической крупности 0,0000254 м/с соответствует d_гр = 0,007 мм. Содержание частиц с d < d_гр в сбрасываемом объеме будет равно:

%

Следовательно, в расчетном створе за один час работы земснарядов во взвешенном состоянии будет находиться масса грунта:

,

где т/м³ – плотность грунта.

7. Дополнительная концентрация взвешенных веществ в водохранилище на расстоянии 500 м от места сброса может быть определена по формуле

=