ИННОВАЦИОННЫЕ МЕТОДЫ ПРИМЕНЕНИЯ ВОЛОКНИСТЫХ СРЕД В ТЕХНОЛОГИЯХ ГОРНОГО ПРОИЗВОДСТВА

Аннотация: Проведены исследования по контактному взаимодействию горных пород с волокнистыми полимерными материалами. Разработаны пять инновационных направлений использования волокнистых полимерных материалов в горном деле.

Ключевые слова: горные предприятия, волокнистые полимерные материалы, инновационные методы, применение.

Горная отрасль является важнейшей частью промышленности России. Внедрение инновационных методов в технологические процессы разработки полезных ископаемых способствует повышению эффективности извлечения ценных компонентов, снижению затрат, ускоренному восстановлению нарушенных земель горными работами.

В Забайкальском государственном университете в течение 20 лет ведутся исследования по контактному взаимодействию горных пород с волокнистыми полимерными материалами, изготовленных иглопробивным и термическим способами (геотекстили). Использование таких материалов в технологиях горной отрасли дает существенные положительные результаты. Разработаны пять основных направлений применения волокнистых полимерных материалов в горном деле (рис. 1). Волокнистые полимерные материалы обладают высоким коэффициентом фильтрации 5·10-4…5·10-3 м/с, долговечностью 30…50 лет, прочностью, биохимической стойкостью, сохраняют до 14 % при растяжении и до 75 % при сжатии упругие свойства [1, с. 33, 59]. Предел прочности материалов при макроконтактах с горными породами достигает 50 МПа.

Горные предприятия не обходятся без строительства плотин, дамб, гидроотвалов, отвалов хвостов, которые снабжены дренажами, предотвращающими фильтрационные деформации сооружений. Теоретические и экспериментальные исследования показали, что волокнистые полимерные материалы плотностью 100…200 кг/м3, укладываемые в основания сооружений в виде пластовых и трубчатых дренажей обеспечивают отвод фильтрационных потоков. Предпочтительнее использовать пластовые дренажи в виде ярусов, постепенно включающихся в работу при длительной эксплуатации. Одновременно с дренированием пластовые дренажи повышают армирование массива, снижая неравномерность осадки горных пород на 50…60 % и предотвращая деформации за счет повышенного поля сцепления кусков пород с волокнистой средой [2, с. 77].

Загрязненная технологическая вода горных предприятий располагается в отстойниках и требует постоянной очистки для оборотного водоснабжения и сброса излишек в природные водотоки. Экспериментальные и теоретические исследования показали, что фильтры из волокнистых полимерных материалов обеспечивают осветление воды от взвешенных веществ на 80-90 % [3, с.50]. На основе волокнистых полимерных материалов можно создавать мембранные и трубчатые фильтры.

Карьерные автомобильные дороги испытывают высокое давление от самосвалов грузоподъемностью 150…250 т. Слои волокнистых полимерных материалов, уложенные в основание дорог обеспечивают дренаж грунтовых вод и осадков в кюветы, снижают неравномерность осадки полотна дороги, что способствует повышению скорости самосвалов и снижению затрат на ремонт дорог [1, с. 102].

Укрепление откосов карьерных дорог, отвалов, грунтовых сооружений с помощью волокнистых полимерных материалов плотностью 50-70 кг/м3 с заложенными семенами трав позволяет обеспечить замену бетонных плит за счет получения прочного дернового слоя [1, с. 105].