Geoszintetikus összetételek és lehetőségek a bányászati munkához
Geoszintetikus összetételek és lehetőségek a bányászati munkához
1 Geomembrane
A bányászati műveletek során a kupacos kilúgozási projektek, párologtató tavak, zagyok stb. gyakran nagyon nagy terhelésnek vannak kitéve, és nagyon gyakran használják a geomembránokat. A geomembrán-felhasználás halomkioldási projektekben az összes geomembrángyártás több mint 40 százalékát teszi ki. A geomembrán alapanyagai a nagy sűrűségű polietilén (HDPE), a lineáris kis sűrűségű polietilén (LLDPE geomembrán), az alacsony sűrűségű polietilén (LDPE geomembrán) \ a polivinil-klorid (PVC geomembrán), a polipropilén (PP geomembrán) és az EPDM gumi (EPDM geomembrán). A bányászati üzemek azonban elsősorban a HDPE geomembránt választják magas kémiai ellenállása és fizikai tulajdonságai miatt. A 0,75 mm-nél (30 miles) vagy azzal egyenlő vastagságoknál, mint például Franciaországban és Németországban, 1 mm-es (40 mil) polimer geomembránokat kell figyelembe venni. A geomembrán jellemzői mellett egyéb tervezési kérdéseket is figyelembe kell venni, mint például a nagy igénybevétel hatása, az alapozás típusa, a geomembrán alatti és feletti elhelyezési anyagok.
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 mm vagy 0,4 hüvelyk) )), botokat, éles tárgyakat vagy bármilyen törmeléket. Ha éles tárgyak, törmelék, kavics stb. vannak, védő nem szőtt szövet szükséges, hogy megakadályozza a geomembrán átlyukasztását.
A bányászatban a gátalkalmazásokra nincs konkrét előírás, ezért a bélés vastagságát általában a tapasztalatok, a várható ércterhelés, a geomembrán tetejére helyezett anyag szemcsemérete és az alatta lévő anyag alapján választják ki. A geomembránokhoz szükséges jellemző vegyszerállóság miatt a legtöbb esetben HDPE-t használnak. A HDPE-t a következőkben használják:
ultraibolya sugárzásnak való kitettség
Nagy vegyszerállóság szükséges
Várható hosszú távú hasznos élettartam
Fontos a nagy feszültségű repedés (általában a HDPE esetében fontos)
Jó termikus oxidációállóság szükséges
Magas szúrásállóságot igényel
Fontosak a magas mechanikai tulajdonságok.
Due to the expected service life of geomembranes (>>100 év), a hulladéklerakó alapburkolati rendszereire vonatkozó követelmények általában 0,25 százalékos maximális deformációt írnak elő. A bányászati alkalmazásoknál rövidebb élettartam is előfordulhat, így nagyobb (de 1,5 százaléknál kisebb) elhajlás is elfogadható lehet. A hosszú távú teljesítmény meghatározásában kulcsfontosságú szempont a geomembránon lévő folyadék hőmérséklete is.
2 Geoszintetikus agyag bélés
A geoszintetikus agyagbélések és a többkomponensű agyaggeoszintetikus gátak a geoszintetikus agyaggátak csoportjába tartoznak, az alábbiak szerint:
Geoszintetikus agyagsorompó: Geoszintetikus anyagból gyárilag összeszerelt szerkezet, lapok formájában, amelyben a gát funkciót agyag látja el.
Geosynthetic Clay Liner (GCL): Gyárilag összeszerelt geoszintetikus gát, amely agyagból áll, amelyet geotextíliával tartanak össze tűlyukasztással, varrással vagy kémiai ragasztókkal.
Többkomponensű agyaggeoszintetikus gát (MGCL): Agyag vagy geoszintetikus agyag bélés (GCL) aszfalt-, polimer- vagy fémgáttal, amely csökkenti a hidraulikus vezetőképességet vagy védi az agyagmagot, vagy mindkettőt.
A GBR-C-t bányászati alkalmazásokban használják, például kupacos kimosó létesítményekben, párologtató tavakban vagy zagytározókban, technológiai oldatok elszigetelésében, csapadékvíz elszigetelésében, szennyvíztisztító tavakban, lezárásokban és újrahasznosításban.
A zord környezeti feltételek kihívást jelentenek az ilyen projekteket tervező mérnökök számára. Egyes alkalmazásokban a bélésrendszerhez geomembránnal vagy többkomponensű GCL-el ellátott kompozit bélésrendszerre lehet szükség. A GCL-ek által kínált előnyök miatt egyre inkább a tömörített agyagbélések alternatívájaként tekintenek rájuk a bányászati alkalmazásokban, és bizonyos esetekben az MGCL-ek helyettesíthetik a geomembránokat. A GCL néhány előnye:
Költséghatékony párnázás és beszerelés
Könnyen telepíthető a legtöbb időjárási körülmény között
Hatékony gát, különösen nagy normál terhelés mellett
A tervezőknek azonban figyelembe kell venniük a helyspecifikus feltételeket (talajanyag)
3 Nem szőtt geotextília
Elválasztóként geotextíliákat használnak, hogy megakadályozzák a szomszédos talajrétegek vagy töltőanyagok egymással való keveredését. Szűrési alkalmazásokban nem szőtt geotextíliákat használnak a talajrészecskék visszatartására, miközben lehetővé teszik a folyadékok áthaladását a szűrőanyagon.
A tűlyukasztott (mechanikusan ragasztott) nem szőtt anyagok robusztus geotextíliák, amelyek képesek ellenállni a zord beépítési feltételeknek és a kihívást jelentő építési terheléseknek. Egyedülálló rugalmasságuk és nyúlási tulajdonságaik magas átszúrásállóságot biztosítanak a szűrési teljesítmény feláldozása nélkül. Megfelelően megválasztva a tűlyukasztott nemszőtt anyagok kiváló, hosszú távú szűrést biztosítanak, és magas határfelületi súrlódási szögeket érhetnek el.
A bányászati alkalmazásokban a geotextíliákat széles körben használják a geomembrán akadályok átszúrás és elfogadhatatlan deformáció elleni védelmére.
4 Geoszintetikus vízelvezető rendszer
4 Geoszintetikus vízelvezető rendszer
A kupacos szivárgó szőnyegek vízelvezetése fontos a fémek visszanyerése, a stabilitás és a kiömlés ellenőrzése szempontjából. Függetlenül a választott vízelvezető anyag típusától (aggregát vagy geoszintetikus), a kupac csurgalékpárna alján lévő folyadékelvezető rétegnek meg kell felelnie a következő követelményeknek:
A folyadéknak képesnek kell lennie a vízelvezető rétegbe áramolni anélkül, hogy fejet képezne a kupac kimosó párnában
Elegendő, hosszú távú vízáteresztő képesség a vízelvezető rétegben a lehető legalacsonyabb lejtéssel a bélésrendszeren
Tartós rendszer a kupac kimosó párna élettartamának elvezetéséhez (kémiai kompatibilitás)
Nyomóterhelésnek ellenáll (hosszú és rövid távú)
Megfelel a nyírási stabilitási követelményeknek
Kerülje a bélésrendszer sérülését
Míg a legtöbb kupacos szivárgó szőnyeg vízelvezető anyagként adalékanyaggal van borítva (általában több mint 0,5 m zúzott kavics (10–50 mm)), a geoszintetikus vízelvezető rétegeket manapság egyre gyakrabban használják a hagyományos kavicsos vízelvezető rendszerek alternatívájaként.
A geoszintetikus vízelvezető rendszerek a következők: Szintetikus alapanyagokból készült, háromdimenziós előregyártott termék, amely egy vízelvezető rétegből (magból) áll, amelyet a legtöbb esetben legalább egy geotextil szűrővel borítanak folyadék és/vagy gőz szállítására.
A geoszintetikus vízelvezető rendszerek további alkalmazása a csurgalékvíz-érzékelő rendszer két gátfólia között, például két polimer geoszintetikus gát között.
Annak érdekében, hogy egy geoszintetikus vízelvezető rendszer egyenértékű legyen egy ásványi vízelvezető réteggel, például egy kupac kimosó párnával, vagy felülmúlja azt, a teljesítményvizsgálatnak elegendőnek kell lennie a hosszú távú teljesítmény bizonyításához. Ezek magukban foglalják a geotextilszűrők szűrési teljesítményét, a geoszintetikus vízelvezető rendszerek hosszú távú nyomóteljesítményét szántóföldi terhelés mellett, a hosszú távú szinteket (síkbeli áramlás/áteresztőképesség) és egyéb helyspecifikus követelményeket, mint például a felületi nyírási viselkedés vagy a szúrásállóság.
Az értékelési és kiválasztási folyamat során a tervező mérnök gyakran választ ásványi vízelvezető réteg és geoszintetikus vízelvezető rendszer között. A mérnökök jobban ismerik az ásványi anyagokat, és felügyelik a geoszintetikus vízelvezető rendszerekben rejlő lehetőségeket. Gyakran ellenőrzik azonban, hogy milyen hátrányok származhatnak az ásványi vízelvezető rétegek használatából. Az ilyen típusú anyagok közvetlenül a geomembránra történő felhelyezése átszúrási feszültséget okozhat, és az elhelyezés során károsíthatja a geomembránt. Prémes igénybevétel léphet fel a kupacos kilúgozó párnák terhelése során, különösen akkor, ha nem vagy elégtelen védőréteget használnak. A lefolyó varratok elhelyezése is időigényes, és lelassítja a teljes bányászati műveletet. Másrészt a geoszintetikus vízelvezető rendszereknek számos előnye van. A könnyű telepítés, különösen a lejtőkön, az egyenletes anyagtulajdonságok, a gyorsabb szerelés, a szúrásálló és vízelvezető rétegek együttesen sok esetben költségmegtakarítást jelentenek.
A geoszintetikus vízelvezető rendszer további előnyei:
Nagy térfogatú áramlási út folyadékokhoz
Általában alacsonyabb beépítési és anyagköltségek, így költséghatékony alternatíva az ásványi vízelvezető anyagokkal szemben
Könnyű és gyors telepítés a kis súlynak köszönhetően
5 Megerősített georács
A bányászatban a georács alkalmazások közé tartozik az alap megerősítése és stabilizálása, a lejtős és támfalak megerősítése, valamint a zagytározó fedőrétegének megerősítése. Olyan helyzetekben, amikor a talaj teherbíró képessége nem megfelelő, vagy a nyírási tulajdonságok túl alacsonyak ahhoz, hogy stabilizálódjanak a tervezett lejtőhajlás vagy terhelés mellett, a georács megerősítés segíti a rések áthidalását a megfelelő stabilitás és biztonság érdekében.
A georács szerkezetének merev lyukakat kell biztosítania. Ez befolyásolja a pórusokban egymásba illeszkedő aggregátumok oldalirányú elzáró képességét. Minél nagyobb a georács pórusméret-stabilitása, annál jobb oldalirányú visszatartást biztosít a szemcsés anyag számára. Az aggregátummal való kölcsönhatás a georács megerősítésének egyik fő elve. A reteszelő mechanizmusnak köszönhetően a georács elnyeli a talaj feszültségét, és növeli a biztonságot és a használhatóságot.
A feszültség optimális elnyelése érdekében a georácsoknak nagy szilárdságot kell biztosítaniuk kis igénybevétel esetén. Minél nagyobb a húzómodulus kis nyúlásnál, annál kisebb a nyúlás és a végső alakváltozás a szerkezetben. A végső szakítószilárdság befolyásolja az alacsony nyúlásnál elérhető szakítószilárdság szintjét, és a végszilárdság növekedése ugyanolyan mértékű növekedést eredményez alacsony nyúlásnál.
Azoknál a szerkezeteknél, amelyek georácsot alkalmaznak a szerkezeti elemzéssel meghatározott megfelelő stabilitás és biztonság érdekében, a termék hosszú távú teljesítménye válik meghatározóvá. Különböző nyersanyagok és gyártási folyamatok befolyásolják az olyan tulajdonságokat, mint a kúszási viselkedés, a telepítési sérülésekkel szembeni robusztusság és a kémiai/biológiai hatások. Ezek az értékek közvetlenül befolyásolják a stabilitáselemzésben figyelembe vett termék hosszú távú tervezési szilárdságát. Az azonos végszilárdságú termékek gyakran különböznek az általuk eredményezett hosszú távú tervezési szilárdságban.
