Можно листать вниз
Проектирование предприятий
Узнать больше Свернуть
Развернуть

Геологоразведка: комплекс поисковых и разведочных работ, бурение скважин, эксплуатационная разведка

Проектирование: предпроектные проработки, проектно-изыскательские работы, авторский надзор

Строительство: технический заказчик, генеральный подрядчик, строительный контроль

Аудит горного предприятия

Подробнее Свернуть
Нашли ошибку? Выделите ее мышкой
и нажмите
Ctrl + Enter
Поделиться:
Вы уже голосовали
Спонсор статьи

Что таят в себе хвостохранилища Крайнего Севера?

03.03.2019

Хвостохранилище — сложная конструкция, которая требует грамотной эксплуатации даже в обычных условиях. А что происходит с накопителями, построенными на Крайнем Севере? Низкие температуры, вечная мерзлота и, как следствие, мощные массивы льда, которые образуются внутри дамб, делают эти сооружения намного более специфичными. Какие же дополнительные риски приобретают накопители мёрзлого типа и какую опасность несут замороженные хвосты обогащения?

хвостохранилище
Фото: ru.wikipedia.org

Под толщей льда

Начнём с очевидного: при строительстве хвостохранилища на Крайнем Севере нужно учитывать гораздо больше факторов, нежели при строительстве «обычного». Во-первых, сам накопитель в условиях вечной мерзлоты покрывается льдом — это значительно усложняет его эксплуатацию.

Ёмкость хвостохранилища мёрзлого типа должна быть приспособлена к неравномерным осадкам оттаивающих оснований. Первостепенно при её строительстве учитывают общие мерзлотные условия всего сооружения: температуру вечномёрзлых пород, особенности льдов, подземных вод, наледей и прочее.

Во-вторых, обязательно исследуют состав, строение и свойства грунтов основания будущего хвостохранилища.

В-третьих, перед строительством обязательно изучают климатические факторы района возведения накопителя, а также физико-механические свойства карьерных грунтов и намывных отложений.

И в-четвёртых, нужно помнить о возможности развития фильтрации, в том числе в мёрзлых грунтах, потому что они способствуют образованию в хвостовых отложениях льда, причём как естественного, так и техногенного.

Как отмечает профессор кафедры инженерной экологии и безопасности жизнедеятельности СФУ Георгий Кузнецов, в основном сложности возникают именно с мёрзлыми грунтами, которые укладывают преимущественно в нижней части дамбы хвостохранилища для большей устойчивости и водонепроницаемости.

карьер
Фото: twitter.com/ALROSA_official

«Эти суглинистые отложения имеют свойство увеличиваться в объёме при промерзании или, другими словами, распучиваться, а потом, оттаивая, испытывать тепловую осадку. Такой грунт не должен воздействовать на противофильтрационные элементы — глинистые грунты или полиэтиленовые плёнки.

За ними в разы трудней наблюдать и уж тем более ликвидировать последствия их размыва. Присутствие даже сезонной мерзлоты является дополнительным отрицательным фактором, который усугубляет всю картину, а на Крайнем Севере дело обстоит ещё хуже: сложно предугадать, как в таких условиях поведёт себя дамба», — рассказал г-н Кузнецов.

По его словам, на Крайнем Севере в качестве грунта дамбы чаще используют щебенистый суглинок с большим количеством пылеватых частиц. Его равномерно распределяют по основанию, избегая образования пористых зон и пустот. Если качественно установить противофильтрационные элементы, центральная часть дамбы в процессе строительства и эксплуатации промерзает полностью. А при сохранении естественного температурного режима основания мёрзлая зона из грунтов станет достаточно надёжным противофильтрационным элементом.

В идеале хвостохранилище мёрзлого типа всегда должно быть замороженным, за исключением накопителей талого типа, где допускается небольшое и некритичное по своей сути оттаивание верхней части дамбы.

Главное, чтобы сооружение не потеряло своей устойчивости, а этого можно добиться только за счёт сохранения мёрзлых массивов. Именно поэтому перед строительством накопителя сначала размораживают грунты, затем обязательно уплотняют их и тем самым уменьшают водонепроницаемость будущей дамбы.

Чтобы она лучше охлаждалась, нижний откос делают максимально пористым и воздухопроницаемым. В принципе, хвостохранилище можно строить на любом вечномёрзлом основании, главное, чтобы у грунта не было не заполненных льдом трещин или пустот: через них может прорваться загрязнённая вода и повредить сооружение.

карьер
Фото: alrosa.ru

Дамба — это «утюг»

Хвостохранилища в зоне Крайнего Севера должны сохранять своё замороженное состояние. Но реальная ситуация такова: мёрзлые основания неизбежно подвергаются длительному оттаиванию. Попробуем разобраться: почему лёд, вроде бы в условиях вечной мерзлоты, оттаивает? Георгий Кузнецов сравнил дамбу с «утюгом» — всё дело в тёплых промстоках, именно из-за них температура внутри ёмкости повышается.

«Допустим, на Крайнем Севере температура -60 °С, а необходимая температура, при которой дамба сохраняет своё мерзлотное состояние, всего лишь примерно -4 °С. Если допустить внутри дамбы повышение температуры хотя бы до 0 °С, ледяные отложения начнут оттаивать.

Со временем будут деформироваться сооружения, расположенные в зоне оттаивания, — это могут быть водосборные колодцы, коллекторы, насосные станции, пульпопроводы и другое. Всё это неизбежно приводит к деформации сооружения.

Постепенно в накопителе образовываются термокарстовые провалы, и хвостохранилище может полностью разрушиться, и все отходы, хранящиеся в дамбе, прорвутся в окружающую среду.

Но даже если дамба высотой около 50 м содержит в себе 30–40% льда, её уже нельзя эксплуатировать, в таком случае остаётся строить новое хвостохранилище и перебрасывать туда хвосты обогащения», — рассказал г-н Кузнецов.

За последние 40 лет в России было возведено множество накопителей в условиях вечной мерзлоты. Среди них — хвостохранилища Норильского ГМК, Коршуновского ГОКа, объекты компании «АЛРОСА» в Якутии, шламохранилища обогатительных фабрик в Магаданской области и Забайкалье и другие. Как показывает практика, накопители строятся в сжатые сроки, из-за чего все необходимые требования попросту не всегда учитываются.

Пожалуй, самый первый и яркий пример — хвостохранилище № 1 в Норильске. Проектная высота дамбы составляет 52 м, каждую зиму большая часть объекта почти полностью промерзает, покрываясь слоем льда толщиной от 1 до 3 м.

В отдельных скважинах общая мощность льда достигает 45%. Ещё в 1960–70-х годах специалисты выявили, что дамбу возвели по принципиально ошибочной технологии, в частности, при строительстве не были учтены сложные климатические условия.

Из-за неправильного проектирования на хвостохранилище сформировались мощные наледи, в результате 30–40% объёма тела дамбы заполнилось льдом вместо грунта.

Из-за последующего оттаивания образовались термокарстовые провалы, а также возникла воднотепловая эрозия. Норильское хвостохранилище начало деформироваться: постепенно размывалась поверхность гребня, происходили утечки пульпы. Всё это привело к большим промоинам в дамбе шириной до 10 м и глубиной до 2 м.

Этот пример наглядно показывает, что с оттаиванием льда в накопителе нужно бороться. Георгий Кузнецов назвал два основных способа. Первый — установка специального оборудования. Это могут быть охлаждающие трубы, замораживающие колонки либо термосифоны, которые постоянно поддерживают отрицательную температуру внутри дамбы, сохраняя тем самым её мерзлотное состояние. Их использование даёт нужный эффект, но, опять же, такое оборудование стоит достаточно дорого.

«Есть и второй способ: перед началом эксплуатации хвостохранилища его основание принудительно размораживают. Пока не произойдёт деформация оттаивающего основания, накопитель строить нельзя, поэтому на месте будущей дамбы устанавливают испытательные штампы.

Если лёд оттаял, можно приступать к строительству. Этот способ долгий, поэтому его можно применять, если позволяет время. Но опять же, нужно проверить, завершились ли осадки дамбы вместе с оттаивающим основанием, хватает ли ёмкости и так далее», — говорит Георгий Кузнецов.

Сколько бы ни было тревожных нюансов при возведении накопителей в суровых климатических условиях, такие сооружения вполне имеют место. Множество хвостохранилищ действует без серьёзных нареканий десятилетиями. Главное — возводить их по всем правилам, а после — непрерывно и тщательно за ними следить.

Текст: Валентина Лескина


Поделиться:
Статья опубликована в журнале Добывающая промышленность №1, 2019

Понравился материал? Подпишитесь
на отраслевой дайджест и получайте подборку статей каждый месяц
.

Нашли ошибку? Выделите ее мышкой
и нажмите
Ctrl + Enter
Поделиться:
Вы уже голосовали

Обсуждение закрыто.

Еще по теме
конвейерная лента
Три проблемы, которые решает правильная лента для...
Универсальные решения
спектрометр Гранд СВЧ
Анализ моторных масел. Возможности спектрометра «Гранд-СВЧ»
Универсальные решения
экскаватор Hyundai R260LS-9S
Экскаватор Hyundai R260LC-9S
Горная промышленность
бульдозер Shantui
Гидростатическое движение Shantui в России
Горная промышленность
Рисунок 1. Инструмент для измерения напряжений Sigra IST
Sigra: Важность измерения напряжений в горных породах
Горная промышленность
промышленное пылеподавление
Не туманный эффект: новое слово в пылеподавлении
Универсальные решения
Кадфем си ай эс
На XVII Конференции CADFEM/Ansys обсудили роль численного...
Универсальные решения
бульдозер CAT D11
Главная премьера будущего сезона: первые бульдозеры Cat®...
Горная промышленность
Познай разницу с буровым станком Levent 2002 RX-4
Горная промышленность
грохоты Kroosh
Многочастотные грохоты Kroosh в обогащении отходов флотации...
Угольная промышленность
Применение полиуретана в горнодобывающей промышленности
Горная промышленность
инженерные изыскания
Инженерные изыскания — must have для удачного проекта
Горная промышленность
футеровка Element
Как экономить до $4000 в год на перефутеровке одного...
Универсальные решения
ФНПЦ «Алтай»: выпущено в наукограде!
Универсальные решения
обсерватор для вахтовиков
Обсервация вахтовиков. Опыт «Сава Сервис»
Универсальные решения
Полный цикл управления технологическим процессом на ЗИФ...
Драгметаллы
Горнорудная компания воспользовалась преимуществами...
Горная промышленность
Возможно всё и даже больше
Черногорский РМЗ. Возможно всё и даже больше
Угольная промышленность
крановая техника
Краны TADANO: более 100 лет уверенного подъёма
Универсальные решения
НПО Аконит
Делай, как предписано в матрице, и получишь отличный барабан
Универсальные решения
Schneider Electric
От производителя до потребителя — один шаг
Универсальные решения

Подпишитесь
на ежемесячную рассылку
для специалистов отрасли

Спецпроекты
Mining World Russia 2021 | Обзор выставки
Спецпроект MiningWorld Russia 2021: в прямом контакте. Следите в режиме online за происходящим на площадке крупной международной отраслевой выставки....
День Шахтёра 2020
В последнее воскресенье августа свой праздник отмечают люди, занятые в горной добыче. В День шахтёра 2020 принимают поздравления профессионалы своего...
Уголь России и Майнинг 2019
Спецпроект dprom.online: следите за выставкой в режиме реального времени.

Ежедневно: репортажи, фотоотчеты, обзоры стендов участников и релизы с...

COVID-2019
Спецпроект DPROM-НОНСТОП. Актуальные задачи и современные решения. Достижения и рекорды. Мнения и прогнозы. Работа отрасли в условиях новой...
Mining World Russia 2020 | Репортаж и обзор участников выставки
Международная выставка в Москве Mining World Russia 2020 – теперь в онлайн-режиме. Показываем весь ассортимент машин и оборудования для добычи,...
популярное на сайте
Mining World Russia 2021. Читайте онлайн Свернуть

Подпишитесь
на ежемесячную рассылку
для специалистов отрасли

Спасибо!

Теперь редакторы в курсе.