Geosynthetische Zusammensetzungen und Optionen für den Bergbau

Geosynthetische Zusammensetzungen und Optionen für den Bergbau

1 Geomembran

Haufenlaugungsprojekte, Verdunstungsteiche, Tailings usw. in Bergbaubetrieben sind oft sehr hohen Belastungen ausgesetzt, und Geomembranen werden sehr häufig verwendet. Die Verwendung von Geomembranen in Haufenlaugungsprojekten macht mehr als 4 0 Prozent der gesamten Geomembranproduktion aus. Geomembranrohstoffe sind Polyethylen hoher Dichte (HDPE), lineares Polyethylen niedriger Dichte (LLDPE-Geomembran), Polyethylen niedriger Dichte (LDPE-Geomembran) \ Polyvinylchlorid (PVC-Geomembran), Polypropylen (PP-Geomembran) und EPDM-Gummi (EPDM-Geomembran). Bergbaubetriebe wählen jedoch hauptsächlich HDPE-Geomembrane aufgrund ihrer hohen chemischen Beständigkeit und physikalischen Eigenschaften. Dicken größer oder gleich 0,75 mm (30 mils), wie Frankreich und Deutschland, ziehen 1 mm (40 mils) Polymer-Geomembranen in Betracht. Zusätzlich zu den Eigenschaften der Dichtungsbahn müssen andere Designaspekte berücksichtigt werden, wie z. B. die Wirkung einer hohen Belastung, die Art des Fundaments und die Verlegematerialien unter und über der Dichtungsbahn.

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 oder 0,4 Zoll) )), Stöcke, scharfe Gegenstände oder Fremdkörper jeglicher Art. Bei scharfen Gegenständen, Schutt oder Kies usw. ist ein Schutzvlies erforderlich, um zu verhindern, dass die Dichtungsbahn durchstochen wird.

In der Bergbauindustrie gibt es keine spezifischen Vorschriften für Barriereanwendungen, daher wird die Auskleidungsdicke normalerweise basierend auf Erfahrung, erwarteter Erzbelastung, Partikelgröße des Materials, das auf die Geomembran aufgebracht wird, und Material darunter gewählt. Aufgrund der für Dichtungsbahnen typischen chemischen Beständigkeit wird in den meisten Fällen HDPE verwendet. HDPE wird verwendet in:

Exposition gegenüber ultravioletter Strahlung

Hohe chemische Beständigkeit erforderlich

Erwartete langfristige Nutzungsdauer

Hohe Spannungsrissfähigkeit ist wichtig (normalerweise wichtig für HDPE)

Eine gute thermische Oxidationsbeständigkeit ist erforderlich

Erfordert eine hohe Durchstoßfestigkeit

Hohe mechanische Eigenschaften sind wichtig.

Due to the expected service life of geomembranes (>>100 Jahre) erfordern die Anforderungen an Deponieauskleidungssysteme typischerweise eine maximale Verformung von 0,25 Prozent . Bei Bergbauanwendungen können kürzere Lebensdauern auftreten, sodass höhere Durchbiegungen (jedoch weniger als 1,5 Prozent) akzeptabel sein können. Ein wichtiger Aspekt bei der Bestimmung der Langzeitleistung ist auch die Temperatur der Flüssigkeit auf der Dichtungsbahn.

2 Geosynthetische Tonauskleidung

Geosynthetische Tondichtungen und mehrkomponentige geosynthetische Tonsperren gehören zur Gruppe der geosynthetischen Tonsperren, die wie folgt definiert sind:

Geosynthetische Tonbarriere: Eine fabrikgefertigte Struktur aus einem geosynthetischen Material in Form von Platten, bei denen die Barrierefunktion von Ton übernommen wird.

Geosynthetic Clay Liner (GCL): Eine werkseitig montierte geosynthetische Barriere, die aus Ton besteht, der von einem Geotextil getragen wird, das durch Nadelstanzen, Nähen oder chemische Klebstoffe zusammengehalten wird.

Geosynthetische Mehrkomponenten-Tonbarriere (MGCL): Eine Ton- oder geosynthetische Tonauskleidung (GCL) mit einer befestigten Asphalt-, Polymer- oder Metallbarriere, die die hydraulische Leitfähigkeit verringert oder den Tonkern schützt, oder beides.

GBR-C wird in Bergbauanwendungen wie Haufenlaugungsanlagen, Verdunstungsteichen oder Tailings ponds, Eindämmung von Prozesslösungen, Regenwassereindämmung, Abwasserbehandlungsteichen, Verschlüssen und Recycling eingesetzt.

Raue Umweltbedingungen fordern Ingenieure bei der Planung solcher Projekte heraus. Bei einigen Anwendungen kann das Auskleidungssystem ein Verbundauskleidungssystem mit einer Geomembran oder einem Mehrkomponenten-GCL erfordern. Aufgrund der Vorteile, die GCLs bieten, werden sie zunehmend als Alternative zu verdichteten Tonlinern in Bergbauanwendungen angesehen, und in einigen Fällen können MGCLs Geomembranen ersetzen. Einige der Vorteile von GCL sind:

Kostengünstige Polsterung und Installation

Einfach zu installieren bei den meisten Wetterbedingungen

Wirksame Barriere, insbesondere bei hoher Normalbelastung

Designer sollten jedoch die standortspezifischen Bedingungen (Bodenmaterial) berücksichtigen.

3 Geotextilien aus Vliesstoff

Als Trennmittel werden Geotextilien eingesetzt, um zu verhindern, dass sich benachbarte Bodenschichten oder Füllmaterialien miteinander vermischen. In Filtrationsanwendungen werden Geotextilien aus Vliesstoff verwendet, um Bodenpartikel zurückzuhalten und gleichzeitig Flüssigkeiten durch das Filtermedium passieren zu lassen.

Vernadelte (mechanisch verfestigte) Vliesstoffe sind robuste Geotextilien, die rauen Einbaubedingungen und anspruchsvollen Baulasten standhalten. Ihre einzigartigen Flexibilitäts- und Dehnungseigenschaften sorgen zusammen für eine hohe Durchstoßfestigkeit, ohne die Filtrationsleistung zu beeinträchtigen. Bei richtiger Auswahl können Nadelvliese eine hervorragende Langzeitfiltration bieten und hohe Grenzflächenreibungswinkel erreichen.

In Bergbauanwendungen werden Geotextilien häufig verwendet, um Geomembranbarrieren vor Durchstichen und inakzeptabler Verformung zu schützen.

4 Geosynthetisches Dränagesynstem

4 Geosynthetisches Drainagesystem

Die Entwässerung in Haufenlaugungsmatten ist wichtig für die Metallrückgewinnung, Stabilität und Verschüttungskontrolle. Unabhängig von der Art des gewählten Drainagematerials (Zuschlagstoff oder Geokunststoff) sollte die flüssige Drainageschicht am Boden des Haufenlaugungspads die folgenden Anforderungen erfüllen:

Die Flüssigkeit sollte in der Lage sein, in die Dränageschicht zu fließen, ohne einen Kopf in der Haufenlaugungsunterlage zu bilden

Ausreichende dauerhafte Wasserdurchlässigkeit in der Dränschicht bei möglichst geringem Gefälle auf dem Auskleidungssystem

Langlebiges System zur Entwässerung der Lebensdauer des Haufenlaugungspads (chemische Kompatibilität)

Druckbelastungen standhalten (langfristig und kurzfristig)

Erfüllt die Anforderungen an die Scherstabilität

Vermeiden Sie Beschädigungen des Auskleidungssystems

Während die meisten Haufenlaugungsmatten mit Zuschlagstoff als Drainagematerial bedeckt sind (normalerweise über 0,5 m Schotter (10 mm bis 50 mm)), werden geosynthetische Drainageschichten jetzt zunehmend als Alternative zu herkömmlichen Kiesdrainagesystemen verwendet.

Geosynthetische Drainagesysteme sind definiert als: Ein dreidimensionales vorgefertigtes Produkt aus synthetischen Rohstoffen, bestehend aus einer Drainageschicht (Kern), die in den meisten Fällen mit mindestens einem geotextilen Filter zur Flüssigkeits- und/oder Dampfzufuhr bedeckt ist.

Eine weitere Anwendung von geosynthetischen Drainagesystemen ist ein Sickerwassererfassungssystem zwischen zwei Sperrschichten, wie z. B. zwischen zwei polymeren geosynthetischen Sperren.

Damit ein geosynthetisches Drainagesystem einer mineralischen Drainageschicht wie einem Haufenlaugungspad ebenbürtig ist oder diese übertrifft, müssen Leistungsprüfungen ausreichen, um seine langfristige Leistungsfähigkeit nachzuweisen. Diese sollten die Filtrationsleistung von Geotextilfiltern, die langfristige Druckleistung von geosynthetischen Drainagesystemen unter Feldbelastung, Langzeitniveaus (Fluss/Durchlässigkeit in der Ebene) und andere standortspezifische Anforderungen wie Grenzflächenscherverhalten oder Durchstoßfestigkeit umfassen .

Während des Bewertungs- und Auswahlprozesses entscheidet sich der Konstrukteur häufig zwischen einer mineralischen Dränschicht und einem geosynthetischen Dränsystem. Ingenieure sind eher mit mineralischen Materialien vertraut und überblicken das Potenzial geosynthetischer Entwässerungssysteme. Häufig wird jedoch überwacht, welche Nachteile durch den Einsatz von mineralischen Dränschichten entstehen können. Das Aufbringen dieser Art von Material direkt auf die Dichtungsbahn kann zu Stichspannungen führen und die Dichtungsbahn während des Anbringens beschädigt haben. Beim Beladen von Haufenlaugungspads kann es zu Fellbeanspruchungen kommen, insbesondere wenn keine oder eine unzureichende Schutzschicht verwendet wird. Das Anbringen der Dränflöze ist ebenfalls zeitaufwändig und verlangsamt den gesamten Bergbaubetrieb. Andererseits haben geosynthetische Drainagesysteme viele Vorteile. Einfache Installation, insbesondere in Hanglagen, gleichbleibende Materialeigenschaften, schnellere Installation, Stichsicherheit und Dränageschichten sorgen in vielen Fällen für Kosteneinsparungen.

Weitere Vorteile der Verwendung eines geosynthetischen Drainagesystems sind:

Durchflussweg mit hohem Volumen für Flüssigkeiten

Generell geringere Einbau- und Materialkosten, dadurch eine kostengünstige Alternative zu mineralischen Drainagematerialien

Einfache und schnelle Montage durch geringes Gewicht

5 Bewehrtes Geogitter

Im Bergbau umfassen Geogitteranwendungen die Basisverstärkung und -stabilisierung, die Böschungs- und Stützmauerverstärkung sowie die Abraumbewehrung von Absetzbecken. In Situationen, in denen die Tragfähigkeit des Bodens nicht ausreicht oder die Schereigenschaften zu gering sind, um sich unter geplanten Hangneigungen oder Lasten zu stabilisieren, hilft die Geogitterbewehrung, Lücken für ausreichende Stabilität und Sicherheit zu überbrücken.

Die Geogitterstruktur sollte starre Löcher aufweisen. Dies beeinflusst die seitliche Einschlussfähigkeit von Aggregaten, die sich in den Poren verzahnen. Je größer die Porengrößenstabilität des Geogitters ist, desto besser wird das körnige Material seitlich gehalten. Die Wechselwirkung mit Gesteinskörnungen ist eines der Hauptprinzipien der Geogitterbewehrung. Dank des Verriegelungsmechanismus nimmt das Geogitter Bodenspannungen auf und erhöht die Sicherheit und Gebrauchstauglichkeit.

Um Spannungen optimal aufnehmen zu können, müssen Geogitter eine hohe Festigkeit bei geringer Dehnung aufweisen. Je größer der Zugmodul bei niedriger Dehnung ist, desto geringer sind die Dehnung und die endgültige Verformung, die sich in der Struktur entwickeln. Die Zugfestigkeit beeinflußt das Niveau der Zugfestigkeit, die bei geringer Belastung verfügbar ist, und eine Erhöhung der Zugfestigkeit führt zu derselben Steigerungsrate bei geringer Belastung.

Bei Bauwerken, die Geogitter verwenden, um eine ausreichende Stabilität und Sicherheit gemäß Statik zu gewährleisten, ist die langfristige Leistungsfähigkeit des Produkts entscheidend. Unterschiedliche Rohstoffe und Herstellungsverfahren beeinflussen Eigenschaften wie Kriechverhalten, Robustheit gegenüber Einbauschäden und chemische/biologische Effekte. Diese Werte wirken sich direkt auf die langfristige Konstruktionsfestigkeit des in der Stabilitätsanalyse betrachteten Produkts aus. Produkte mit der gleichen Endfestigkeit unterscheiden sich oft in der resultierenden Langzeitfestigkeit.