2.3. Вывод

В расчетном створе, т.е. на расстоянии 500 м от места погрузки ПГС в баржу, дополнительная концентрация взвешенных веществ в водоеме (водохранилище) мг/л, что меньше допустимой, равной 0,25 мг/л.

Таким образом, добыча НСМ при выбранной организации добычных работ не нанесет вред экологии водоема.

3. Пример расчета концентрации взвешенных частиц грунта в сбрасываемой пульпе, при которой не будет превышена допустимая дополнительная концентрация вблизи водозабора

(в русле реки и прилегающей пойме)

3.1. Исходные данные:

1. Средний навигационный расход воды в реке Q = 1100 м³/с.

2. Средняя навигационная скорость течения м/с.

3. Средняя глубина реки в районе месторождения Н_ср =5,0 м.

4. Параметры карьера: глубина разработки:

многочерпаковым снарядом 0-13м;

землесосным сеарядом 13-18м;

ширина карьера В_к= 428 м;

длина разработанной за навигацию части карьера L_отр= 1240 м.

5. Общий навигационный объем добычи НСМ:

ПГС – 820 тыс. м³

ОПГС – 510 тыс. м³

Песков-отсевов – 412 тыс. м³

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

7. Месторождение разрабатывается одним многочерпаковым снарядом проекта №Р-109 и одним землесосным снарядом проекта №1-520 (основные технические характеристики добычного оборудования приведены в приложении 5)[1].

8. Землесосные снаряды оснащены гидроклассификаторами гравитационного типа ЕЦКБ-2 производительностью по исходной пульпе 3000 м³/ч с граничной крупностью гидроклассификации 3 мм.

9. Содержание песка в ПГС – 55,4%.

10. Плотность грунта 1,71 т/м³.

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

2. Методика расчета

В данном случае объем взвешенных наносов, поступающий в выработанное пространство карьера и затем в реку, складывается из части объема песка, сливающегося с черпаков многочерпаковых снарядов при погрузке ПГС в баржу (транспортное судно) и из части срабатываемого через плавучий пульпопровод объема песка-отсева, выходящего из гидроклассификатора при работе землесосных снарядов.

1. Рассчитывается объем песка, переходящего во взвешенное состояние при сливе с черпаков многочерпаковых снарядов.

Согласно опытным данным 5% песка сбрасывается (сливается) в водоем при работе снарядов.

По данным гранулометрического состава ПГС содержание в ней песка равно 55,4%.

Расчетный объем песка, сливающегося в водоем в одну секунду (расход песка), будет равен:

м³/с.

Для определения минимальной гидравлической крупности () частиц песка, оседающих на дно карьера, предварительно вычисляются площадь живого сечения реки (F_р) и скорость течения в выработанном пространстве (). ЗначенияF_р и равны:

,

где Q_р – расход воды в реке, м³/c;

B_выр , Н_выр, F_р – соответственно ширина, глубина и площадь выработанного пространства (берется с плана карьера), м;

м²; м/с.

За навигационный период будет разработана часть карьера длиной L_отр= 1240 м. Ширина карьера 438 м.

В расчете принято, что сброс идет в средней части карьера, т.е. м.

Минимальная гидравлическая крупность равна:

,

где – коэффициент несовершенства отстойника (выработанного пространства), равный 1,3-3,5;

L_к – расстояние от места сброса песка до нижней кромки карьера, м.

м/с.

Гидравлической крупности 0,0085 м/с (см. рис.2)[1] соответствует диаметр d_гр=0,12 мм.

Процентное содержание () фракций диаметром менееd_гр, переходящих во взвешенное состояние, определяется по данным гранулометрического состава ПГС. Значение = 1.43 %.

При работе многочерпакового снаряда во взвешенное состояние в секунду будет поступать грунт объемом:

м³/с.

2. Определяется объем грунта, переходящего во взмученное состояние от сброса песка-отсева при работе землесосных снарядов.

Производительность землесосного снаряда по пульпе, согласно исходным данным, равна Q_п = 3000 м³/ч.

При глубине разработки 18 м скорость течения в выработанном пространстве составит:

м/с.

Гидравлическая крупность частиц песка, оседающих в карьере, будет равна:

м/с.

Гидравлической крупности 0,0042 м/с соответствует диаметр d_гр =0,12 мм .

Согласно табл.3 выход из гидроклассификатора мелкого продукта с этим диаметром составляет 100% (граничный диаметр при гидроклассификации, как отмечено выше в исходных данных, равен 3 мм).

По данным гранулометрического состава песка – отсева процентное содержание частицd_гр <0,12 мм равно 1,4% .

Количество песка-отсева, поступающего в водоем во взвешенном состоянии, равно:

,

где – навигационный объем добычи песка-отсева, м³.

Значение соответствует объему мелкого продукта выходящего из гидроклассификатора:

,

где W_нав – навигационный объем добычи НСМ, м^З;

–количество мелкого продукта (песка-отсева) в % от исходного материала.

м³,

где м³ (объем песка-отсева, заданный в исходных данных).

Расход пульпы, поступающей в водоем при работе двух землесосных снарядов , равен (в м³/с):

,

.

Расход песка, поступающий в водоем во взвешенном состоянии при работе землесосных снарядов, равен:

м³/с.

Общий расход песка, поступающий из карьера в водоем, составит

м³/с.

1. Определяется концентрация взвешенных веществ в начальном створе в стоке, поступающем из карьера в реку.

Предварительно рассчитывается расход воды в начальном створе Q_н .

,

В зависимости от способа слива пульпы начальную ширину полосы замутнения принимают:

при сосредоточенном сливе ;

при рассредоточенном сливе , гдеB₀ – ширина судна.

В данном случае ширина полосы замутнения определяется с использованием зависимости

м.

Тогда м³/с,

или

мг/л.

Дополнительная мутность воды будет равна:

,

где Q – расход воды в реке, м³/с.

мг/л.

Полученное значение мг/л меньше допустимого, равного 0,25 мг/л (для водоемовI категории) и 0,75 мг/л (для водоемов II категории) (см. п.1). В противном случае добыча НСМ возможна была бы только снарядами меньшей производительности или на другом участке с меньшим содержанием мелких частиц.

4. Определяется допустимая концентрация взвешенных веществ в воде, сбрасываемой из карьера в водоем:.

,

где K_ст – концентрация загрязненных сточных вод, при которой не будут превышены допустимые пределы, мг/л;

–коэффициент обеспеченности смешения;

Q – расход воды в реке, м³⁄с;

K_доп – допустимое увеличение содержания взвешенных веществ, равное 0,25 мг/л;

K_р – концентрация загрязнения реки выше карьера, мг/л; принимается по данным специальной гидрометрической службы.

Предварительно вычисляются значения коэффициента а, учитывающего гидравлические условия смешения, и коэффициента обеспеченности смешения . В расчетах коэффициент извилистости реки принят равным=1,5, а расстояние от места сброса до расчетного створаL_р.с.=2500 м.

,

где (е=2,718 – основание натурального логарифма);

L_р.с. – расстояние от места сброса до расчетного створа, м;

a – коэффициент, учитывающий гидравлические условия смешения, определяется по зависимости:

,

где – коэффициент (при выпуске сточных вод в водоем у берега он равен 1,0, а в стрежне реки – 1,5);

–коэффициент извилистости реки, равный отношению расстояния по фарватеру от места выпуска сточных вод до створа ближайшего пункта водопользования (L_ф) к расстоянию до этого же пункта по прямой (L_прям);

Е – коэффициент турбулентной диффузии, определяемый по формуле:

,

где – средняя скорость течения реки, м/с;

Н_ср – средняя глубина реки, м.

, ,,

,

мг/л.

Таким образом, из карьера в водоем может быть сброшен поток с концентрацией мг/л, а в данном случае сбрасывается поток, имеющий концентрацию 12,33 мг/л, т.е.:

,

12,33 мг/л  13,21 мг/л.