Геосинтетичні склади та варіанти гірничих виробок

Геосинтетичні композиції та варіанти гірничих виробок

1 Геомембрана

Проекти купального вилуговування, ставки-випарники, хвостосховища тощо в гірничодобувних роботах часто мають дуже високі навантаження, тому дуже часто використовуються геомембрани. На використання геомембрани в проектах купового вилуговування припадає понад 40 відсотків усього виробництва геомембран. Сировиною для геомембран є поліетилен високої щільності (HDPE), лінійний поліетилен низької щільності (геомембрана LLDPE), поліетилен низької щільності (геомембрана LDPE) \ полівінілхлорид (геомембрана ПВХ), поліпропілен (геомембрана PP) і каучук EPDM (геомембрана EPDM). Однак гірничодобувна промисловість в основному обирає геомембрану HDPE через її високу хімічну стійкість і фізичні властивості. Для товщини, що перевищує або дорівнює 0,75 мм (30 мілі), наприклад у Франції та Німеччині, вважаються полімерні геомембрани товщиною 1 мм (40 мілі). Окрім характеристик геомембрани, необхідно враховувати й інші питання проектування, такі як вплив високого навантаження, тип фундаменту та матеріали розміщення під і над геомембраною.

Foundation conditions should be firm to minimize settlement over the life of the facility. Otherwise, the geomembrane will be stressed and overstretched, resulting in damage to the geomembrane. The subgrade surface shall provide a smooth, flat, firm, indomitable base for the geomembrane, with no sudden, sharp, or sudden changes or grade breaks that would tear or damage the geomembrane, and no loose rock fragments (>10 мм або 0,4 дюйма) )), палички, гострі предмети або будь-яке сміття. Якщо є гострі предмети, сміття, гравій тощо, потрібен захисний нетканий матеріал, щоб запобігти проколюванню геомембрани.

У гірничодобувній промисловості немає спеціальних правил для застосування бар’єрів, тому товщина футеровки зазвичай вибирається на основі досвіду, очікуваного завантаження руди, розміру частинок матеріалу, розміщеного на верхній частині геомембрани, і матеріалу, розташованого нижче. Через типову хімічну стійкість, необхідну для геомембран, у більшості випадків використовується HDPE. HDPE використовується в:

вплив ультрафіолетового випромінювання

Необхідна висока хімічна стійкість

Очікуваний довгостроковий термін корисного використання

Висока здатність до розтріскування під напругою важлива (зазвичай важлива для HDPE)

Необхідна хороша стійкість до термічного окислення

Вимагає високої стійкості до проколів

Важливі високі механічні властивості.

Due to the expected service life of geomembranes (>>100 років), вимоги до систем облицювання основи звалища зазвичай вимагають максимальної деформації 0,25 відсотка. У видобутку корисних копалин термін служби може бути меншим, тому більші відхилення (але менше ніж 1,5 відсотка) можуть бути прийнятними. Ключовим аспектом у визначенні довгострокової продуктивності також є температура рідини на геомембрані.

2 Геосинтетична глина

Геосинтетичні глиняні вкладиші та багатокомпонентні глиняні геосинтетичні бар’єри належать до групи геосинтетичних глиняних бар’єрів, визначених таким чином:

Геосинтетичний глиняний бар’єр: зібрана на заводі конструкція з геосинтетичного матеріалу у формі листів, у якій бар’єрну функцію виконує глина.

Геосинтетична глиняна підкладка (GCL): зібраний на заводі геосинтетичний бар’єр, що складається з глини, підтримуваної геотекстилем, скріпленим голкопробивними, швами або хімічними адгезивами.

Багатокомпонентний глиняний геосинтетичний бар’єр (MGCL): глиняний або геосинтетичний глиняний вкладиш (GCL) із прикріпленим асфальтовим, полімерним або металевим бар’єром, який зменшує гідравлічну провідність або захищає глиняне ядро, або обидва.

GBR-C використовується в гірничодобувних галузях, таких як об’єкти купального вилуговування, ставки-випарники або хвостосховища, утримання технологічних розчинів, утримання зливових вод, очисні ставки, закриття та переробка.

Суворі умови навколишнього середовища викликають інженерів, які розробляють такі проекти. У деяких випадках для системи облицювання може знадобитися композитна система облицювання з геомембраною або багатокомпонентним GCL. Завдяки перевагам, які надають GCL, їх все частіше розглядають як альтернативу ущільненим глинистим вкладишам у гірничодобувній промисловості, а в деяких випадках MGCL можуть замінити геомембрани. Деякі з переваг GCL:

Економічна підкладка та монтаж

Легко встановити в більшості погодних умов

Ефективний бар'єр, особливо при високих нормальних навантаженнях

Однак проектувальники повинні врахувати конкретні умови ділянки (ґрунтовий матеріал)

3 Нетканий геотекстиль

Як роздільник геотекстиль використовується для запобігання змішування сусідніх шарів ґрунту або наповнювачів між собою. У системах фільтрації нетканий геотекстиль використовується для утримання частинок ґрунту, одночасно дозволяючи рідинам проходити через фільтруюче середовище.

Голкопробивні (механічно зв’язані) неткані матеріали – це міцний геотекстиль, здатний витримувати жорсткі умови монтажу та складні будівельні навантаження. Їх унікальна гнучкість і властивості подовження забезпечують високу стійкість до проколів без шкоди для продуктивності фільтрації. При правильному виборі голкопробивні неткані матеріали можуть забезпечити чудову тривалу фільтрацію та досягти високих кутів міжфазного тертя.

У гірничодобувній промисловості геотекстиль широко використовується для захисту геомембранних бар’єрів від проколів і неприйнятної деформації.

4 Геосинтетична дренажна система

4 Геосинтетична дренажна система

Дренаж у матах купчастого вилуговування важливий для відновлення металу, стабільності та контролю розливу. Незалежно від обраного типу дренажного матеріалу (заповнювач або геосинтетик), рідкий дренажний шар на дні майданчика купального вилуговування повинен відповідати таким вимогам:

Рідина повинна мати можливість текти в дренажний шар, не створюючи напору в куповому вилуговувачі

Достатня довготривала водопроникність у дренажному шарі з якомога меншим градієнтом на системі облицювання

Довговічна система для дренажу ресурсу майданчика купального вилуговування (хімічна сумісність)

Витримує навантаження на стиск (довготривалі та короткочасні)

Відповідає вимогам стійкості до зсуву

Уникайте пошкодження системи підкладки

У той час як більшість матів купального вилуговування покриті заповнювачем як дренажним матеріалом (зазвичай понад 0,5 м подрібненого гравію (від 10 мм до 50 мм)), геосинтетичні дренажні шари зараз все частіше використовуються як альтернатива традиційним гравійним дренажним системам.

Геосинтетичні дренажні системи визначаються як: тривимірний збірний виріб, виготовлений із синтетичної сировини, що складається з дренажного шару (ядра), покритого в більшості випадків принаймні одним геотекстильним фільтром для доставки рідини та/або пари.

Подальшим застосуванням геосинтетичних дренажних систем є система виявлення фільтрату між двома бар’єрними вкладишами, наприклад між двома полімерними геосинтетичними бар’єрами.

Для того, щоб геосинтетична дренажна система була еквівалентною мінеральному дренажному шару, такому як платформа купального вилуговування, або перевершила його, випробування продуктивності повинні бути достатніми, щоб продемонструвати її довгострокову ефективність. Вони повинні включати ефективність фільтрації геотекстильних фільтрів, довгострокову ефективність стиснення геосинтетичних дренажних систем під польовим навантаженням, довгострокові рівні (площинний потік/проникність) та інші вимоги до конкретної ділянки, такі як поведінка міжфазного зсуву або стійкість до проколів.

У процесі оцінки та вибору інженер-проектувальник часто вибирає між мінеральним дренажним шаром і геосинтетичною дренажною системою. Інженери більше знайомі з мінеральними матеріалами та спостерігають за потенціалом геосинтетичних дренажних систем. Однак часто відстежують, які недоліки можуть виникнути в результаті використання шарів мінерального дренажу. Розміщення цього типу матеріалу безпосередньо на геомембрані може спричинити напругу проколу та пошкодити геомембрану під час розміщення. Стрес хутра може виникнути під час завантаження майданчиків купального вилуговування, особливо якщо захисний шар не використовується або використовується недостатньо. Влаштування дренажних пластів також займає багато часу і сповільнює загальний гірничий процес. З іншого боку, геосинтетичні дренажні системи мають багато переваг. Простота монтажу, особливо на схилах, постійні властивості матеріалу, швидший монтаж, стійкість до проколів і дренажні шари в поєднанні дозволяють заощадити кошти в багатьох випадках.

Інші переваги використання геосинтетичної дренажної системи:

Шлях потоку великого обсягу для рідин

Загалом нижчі витрати на встановлення та матеріали, що є економічно ефективною альтернативою мінеральним дренажним матеріалам

Легкий і швидкий монтаж завдяки малій вазі

5 Армована георешітка

У гірничодобувній промисловості застосування георешітки включає зміцнення основи та стабілізацію, зміцнення схилів та підпірних стінок, а також зміцнення розкривних порід хвостосховищ. У ситуаціях, коли несуча здатність ґрунту є недостатньою або властивості зсуву занадто низькі для стабілізації під запланованими нахилами схилів або навантаженнями, посилення георешітки допомагає заповнити проміжки для належної стабільності та безпеки.

Конструкція георешітки повинна передбачати жорсткі отвори. Це впливає на здатність латерального утримання агрегатів, що змикаються в порах. Чим більша стабільність розміру пор георешітки, тим краще бокове обмеження вона забезпечує для гранульованого матеріалу. Взаємодія із заповнювачем є одним із основних принципів армування георешітки. Завдяки механізму блокування георешітка поглинає навантаження від ґрунту та підвищує безпеку та зручність експлуатації.

Щоб оптимально поглинати навантаження, георешітки повинні забезпечувати високу міцність при низьких деформаціях. Чим більший модуль розтягування при низькій деформації, тим менша деформація та кінцева деформація розвиваються в конструкції. Межа міцності на розтяг впливає на рівень міцності на розтяг, доступний при низькій деформації, і збільшення межі міцності призводить до того самого темпу збільшення при низькій деформації.

У конструкціях, у яких використовуються георешітки для забезпечення достатньої стабільності та безпеки, як визначено структурним аналізом, довгострокова ефективність виробу стає вирішальною. Різна сировина та виробничі процеси впливають на такі властивості, як повзучість, стійкість до пошкоджень установки та хімічні/біологічні ефекти. Ці значення безпосередньо впливають на довгострокову розрахункову міцність продукту, який розглядається в аналізі стабільності. Вироби з однаковою кінцевою міцністю часто відрізняються довгостроковою міцністю, яку вони досягають.