Геосинтетики в горной промышленности

Горная промышленность – это комплекс отраслей производства по разведке месторождения полезных ископаемых, их добыче из недр земли и первичной обработке — обогащению.

В Украине очень развита  добыча каменного и бурого угля, нефти, газа, железных и марганцевых руд, руд цветных и редких металлов, самородной серы, калийных солей, каменной соли и др.

Финансовые показатели горнодобывающей отрасли являются одними из основных в экономике страны.

Использование качественных и надежных материалов на всех этапах функционирования горнодобывающего предприятия способствуют повышению его конкурентоспособности, экологической безопасности, а также решению проблемы охраны окружающей среды.

На сегодняшний день геосинтетические материалы позволяют решать самые сложные инженерные задачи, при этом обеспечивая их экономичность и экологичность.

Итак, рассмотрим возможность и целесообразность  применения геосинтетиков на разных этапах разработки месторождения полезных ископаемых.

  1. Этап строительства транспортной зоны и инфраструктуры. Эффективные подъезды, откаточные пути, сооружения по регулировке поверхностных стоков и дренажные системы необходимы для обеспечения бесперебойной работы рудника.Использование геосинтетиков, а именно бетонных матов и георешеток позволяет выполнять работы по укреплению подъездных дорог к месторождениям полезных ископаемых, укреплению откосов и фиксации склонов повышенной крутизны.
  1. Этап эксплуатации. На данном этапе необходимо использовать противофильтрационные и дренажные системы для предотвращения проникновения вредных веществ в природный грунт и загрязнения водоносных горизонтов.Хвостохранилища,  предназначенные для хранения больших объемов отходов горнодобывающей промышленности,  представляют серьезную  угрозу для окружающей среды,  особенно если они спроектированы,  построены и эксплуатируются без соблюдения нормативных требований. Общий объем хвостов в хвостохранилищах во всем мире оценивается в сотни млрд.  тонн,  причем только в Украине  –   более  25  млрд.  тонн.В случае высокой токсичности хранящихся материалов на объектах,  расположенных вблизи жилых районов и без должного соблюдения мер безопасности,  аварии могут привести  к длительному загрязнению почв,  подземных и поверхностных вод, значительному ущербу для инфраструктуры,  здоровья и жизни местного населения.Разрушения дамб хвостохранилищ сопровождаются неконтролируемыми разливами жидких хвостов, опасными выбросами токсичных веществ. Негативные последствия таких инцидентов на человека и окружающую среду,  в том числе трансграничный перенос загрязнений,  стали результатами недавних аварий в Европе. В последние два десятилетия они произошли на хвостохранилищах в Байя-Маре (Румыния, 2000 г.),  на хвостохранилище отходов алюминиевых руд в Колонтаре (Венгрия,  2010  г.), на хвостохранилище компании  Talvivaara  Mining  Company  (Финляндия,  2012  г.).  Серьезный ущерб окружающей среде был нанесен в результате пыления хвостов алюминиевого производства недалеко от г. Николаев (Украина, 2011 г.).В настоящее время повышаются требования к безопасности хвостохранилищ.  Очень большое внимание уделяется устройству противофильтрационных экранов хвостохранилищ, шламовых амбаров ГОКов, экранированию противопаводковых валов, прудов-накопителей, отстойников, резервуаров  промышленных водоемов и т.д.Согласно выводам международных экспертов, подтвержденными многолетними исследованиями и наблюдениями – самыми эффективными материалами для устройства противофильтрационных экранов на сегодняшний день являются композитные материалы на основе бентонитовых матов и полимерных геомембран.Принимая во внимание опыт ведущих стран мира в вопросах экранирования объектов различной степени сложности – компания «ПСМ» рекомендует использовать следующие материалы для устройства противофильтрационных экранов.

    Для экранирования объектов без прямого воздействия на экран столба жидкости (полигоны ТБО, накопители твердых промышленных отходов) — рекомендуем использовать бентонитовые маты с заводской ламинацией полимерной мембраной толщиной 0,4 мм. Паять мембрану в данном случае нет необходимости. В случае ожидаемого воздействия на противофильтрационный экран химически агрессивной среды – необходимо применение химически стойкого, ламинированного материала «Resistex»/ «ActiMat R». При этом обязательно предварительное испытание параметров материала под воздействием конкретного солевого состава фильтрата накопителя.

    Для экранирования объектов с прямым воздействием на экран столба жидкости (водохранилища, накопители жидких отходов) — рекомендуем использовать комбинацию бентонитовых матов с расположенной поверх них полимерной геомембраной толщиной не менее 1,5 мм. Полотна мембраны должны быть спаяны между собой при помощи специального оборудования.

    Также геосинтетические материалы применяют для дренажа воды, фильтрата и газа на полигонах ТБО, хвостохранилищах, шламохранилищах ГОКов и прочих накопителях (дренажные маты Draintube).

    Применение геосинтетических материалов имеет следующие преимущества:
    — наивысшая степень защиты объектов от протеканий;
    — многофункциональность системы – экранирование, сточный дренаж, газовый дренаж, фильтрация, защита систем полимерного покрытия;
    — замена дорогостоящих природных материалов геосинтетической системой;
    — уменьшение затрат на строительство;
    — увеличение полезного объема накопителей;
    — повышение устойчивости земляных конструкций;
    — однородность продукции, которая достигается за счет промышленного изготовления;
    — укладка с использованием простейших механизмов или вручную;
    — быстрый монтаж системы за счет больших размеров рулонов;
    — всесезонность применения материалов.

  1. Этап восстановления. Закрытие рудника и восстановление экосистемы – один из самых важных этапов горных работ. На данной стадии происходит рекультивация территории, нарушенной горными работами для возвращения ее в хозяйственный оборот.Биологическая рекультивация отвалов заключается в основном в применении способа нанесения на шлам слоя плодородной почвы или потенциально плодородных грунтов, с последующим созданием на них растительного покрова.Идеальным техническим решением для рекультивации шламохранилища является применение комбинации бентонитового мата и дренажной системы Draintube. При использовании данного решения мы получаем полноценный противофильтрационный экран, механическую защиту от повреждений и дренажную систему.Для защиты откосов от эрозийных процессов применяют различные типы геосинтетиков, в зависимости от условий и необходимого конечного результата. Это могут быть георешетки различных типов, противоэрозионные маты, бетонные маты различных конструкций.Как видим строительство, функционирование и рекультивация  горнодобывающего предприятия тесно связаны с применением геосинтетических материалов.Преимущества геосинтетиков перед природными материалами признаны ведущими инженерами и проектными организациями во многих странах, в том числе в Украине.