Высокотехнологичные материалы для гидроизоляции и дренажа на объектах горнодобывающей отрасли

Российская Федерация - несомненный лидер по запасам полезных ископаемых. - Интенсификация добычи обуславливает повышение интереса недропользователей к  северным территориям, богатым цветными, редкоземельными и черными металлами, углем.

Сложные климатические условия и отсутствие капитальной инфраструктуры, в свою очередь, заставляют разрабатывать и внедрять такие технические решения, которые позволят обеспечить высокие показатели эффективности при эксплуатации объектов при сокращении капитальных затратах и минимизации экологического ущерба северной природе.

Природоохранные сооружения добывающей и перерабатывающей отраслей, как правило, представлены различными гидротехническими сооружениями: хвостохранилищами, шламонакопителями, отстойниками, водоемами оборотной воды и др., - в основании которых для защиты почв и грунтовых вод от негативного воздействия применяются материалы с низкой проницаемостью.

Например, полимерные мембраны, повсеместно используемые для устройства противофильтрационных экранов, в условиях Севера зачастую утрачивают большую часть своих технологических преимуществ: теряют гибкость и эластичность при монтаже, требуют устройства тепляков при сварке. Несоблюдение технологии и требований при укладке мембран зачастую приводит к сокращению срока службы изолируемых объектов, росту капитальных затрат и издержек на ремонты и, в конечном итоге, к увеличению стоимости продукции, экологическим рискам, аварийным ситуациям и внушительным затратам на их ликвидацию.

Бентонитовые маты – это современный технологичный материал, который является функциональным аналогом геомембраны и при этомне имеет указанных выше недостатков ввиду отличного от геомембран генезиса.

Бентонитовый мат представляет собой гибкое геотекстильное полотно, образованное соединением в трехмерный каркас тканого и нетканого геотекстиля способом иглопробивания с инкапсулированной в нем природной бентонитовой глиной в виде гранул определенного гранулометрического состава.

Уникальной особенностью бентонитовых матов является так называемый эффект «самозалечивания» - процесс регенерации повреждений, обусловленный гидрофильностью бентонита и некоторой подвижностьюобразующегося при гидратации бентонитового геля.

Бентонитовый гель - структурированная система, состоящая из слоистого алюмосиликата – монтморрилонита и заключенных в его слоистой структуре молекул воды. Наличие трёхмерной структуры сообщает гелю отдельные механические свойства твёрдых тел: отсутствие текучести, способность сохранять форму, относительную прочность и способность к деформации (пластичность и упругость).

Рис. 1. -  Наглядное изображение стадий процесса «самозалечивания» (регенерации повреждения) в течение 24 часов с момента повреждения

Другими отличительными особенностями бентонитовых матов и их монтажа являются:

Основным критерием для применения бентонитовых матов в объектах добывающей промышленности является наличие плотного основания и возможности укладки защитно-пригрузочного слоя дисперсным материалом толщиной не менее 30 см с фракцией частиц не более 15 мм для обеспечения достаточного удельного давления на бентонитовый мат. В качестве такого слоя могут быть применены местные грунты или сами отходы, если они удовлетворяют вышеуказанным условиям.

Выполнение изоляции на данных объектах традиционным способом- с применением - мембраны повлекло бы за собой необходимость использования нетканого геотекстиля плотностью не менее 300 г/м2 в качестве подстилающего и защитного слоев для мембраны, перенос монтажа на период с приемлемыми температурными условиями, поиск оборудования для сварки и контроля ее качества.

Кроме того, в российских и зарубежных объектах добывающей промышленности для защиты и укрепления грунтовых поверхностей: откосов, насыпей, котлованов, для облицовки дренажных канав, ирригационных каналов, бассейнов, для организации водоотводов, в качестве материала для восстановления бетонных и кирпичных конструкций, например, бетонных чаш бассейнов, кирпичных стенок канализационных колодцев, все чаще находит применение инновационный геотекстильный материал – бетонный мат.

Бетонный мат - это готовое решение, обеспечивающее создание тонких и прочных быстровозводимых бетонных облицовок.Материал представляет собой два слоя текстильного полотна с прослойкой из сухой цементной смеси. Текстильные слои соединяются между собой волокнами. После гидратации цементная смесь твердеет, образуя прочный слой бетона, армированного волокнами геотекстиля.

Рис. 2. -  Структура бетонного мата

Выступают надежной альтернативой торкрет-бетону, бетонный мат характеризуется следующими преимуществами применения:

В соответствии с технологией обязательной процедурой при укладке бетонных матов является проливка материала водой после монтажа в количестве 1/2 массы мата. В связи с этим существуют некоторые ограничения по монтажу материала при отрицательных температурах.

Таким образом, можно сделать вывод о том, что в условиях Крайнего Севера – в сезонно промерзающих и вечномерзлых грунтах, в грунтах с морозобойными явлениями, на просадочных и пучинистых грунтах, при неблагоприятных погодных явлениях - применение высокотехнологичные геосинтетических материалов: бентонитовых матов, бетонных матов и композитных дренажных материалов, по сравнению с традиционными материалами и решениями за счет обозначенных преимуществ более эффективно, а, в определенных случаях, безальтернативно.