Способ создания гидроизоляции техногенной емкости с использованием рыхлых пород вскрыши при разработке месторождений полезных ископаемых
METHOD FOR WATERPROOFING A MAN-MADE CONTAINER USING LOOSE OVERBURDEN ROCKS IN DEVELOPMENT OF MINERAL DEPOSITS

Изобретение относится к горной промышленности в части мероприятий по формированию техногенных емкостей. Цель изобретения - создание гидроизоляции для возможности складирования отходов переработки твердых полезных ископаемых, при повышении экологической эффективности горнодобывающих предприятий.
Известен способ создания противофильтрационного экрана с геомембраной из полимерного материала (RU Патент №2374386, Е02В 3/16, БИ №33 от 27.11.2009), который включает подготовку грунтового основания, укладку на него водонепроницаемой геомембраны, состоящей из герметично соединенных между собой полотнищ полимерного материала, устройство компенсаторов деформаций геомембраны со стыковым соединением полотнищ и перекрытием стыков снизу и сверху полосами материала, отличающегося от материала геомембраны. Недостатками данного способа являются высокая стоимость экрана, за счет применения геомембраны, геотекстиля и устройства защитного покрытия из грунта или иных материалов и низкая эксплуатационная надежность вследствие возможного размыва или сползания защитного покрытия противофильтрационного экрана.
Известным прототипом является способ создания противофильтрационной облицовки канала (SU А.С. №1289952, Е02В 5/02, 3/16, БИ №6 от 15.02.1987), включающий нанесение на пленочный экран торкретцементной смеси, перед этим необходимо проложить армирующий стекловолокнистый материал. Для устройства швов на стекловолокнистый материал перед нанесением смеси укладывают деревянные бруски, которые после окончания торкретирования извлекаются и переставляются на новые участки по ходу строительства облицовки. По дну канала устраивается в два слоя грунтовая подушка, толщина которой доводится до проектной отметки после устройства защитного торкретцементного покрытия канала.
Недостатки данного способа:
1) высокая стоимость облицовки, обусловленная необходимостью создания защитного покрытия из торкретцементной смеси и грунтовой подушки;
2) низкая эксплуатационная надежность облицовки вследствие растрескивания торкретцементной смеси в период эксплуатации;
3) трудоемкость возведения противофильтрационного экрана;
4) необходимость формирования монтажных допусков (перехлестов) для крепления на откосе изолируемых объектов, составляющие 1,0-2,0 м, что приводит к дополнительному расходу материала и удорожанию конструкции;
5) необходимость обеспечения мероприятий по подготовке основания поверхности с целью исключения повреждений данных противофильтрационных покрытий в ходе их эксплуатации.
Данное техническое решение рассматривается авторами в качестве прототипа.
Техническая задача заключается в предотвращении миграции загрязняющих веществ в слои литосферы и гидросферы, улучшении гидроизоляционных свойств инженерной системы защиты, снижении затрат на осуществление работ по формированию противофильтрационных экранов, применяемых при создании техногенной емкости.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является достижения улучшенных гидроизоляционных свойств инженерной системы защиты техногенной емкости и предотвращение загрязнения окружающей среды, снижение материалоемкости за счет создания противофильтрационных экранов из попутных рыхлых пород вскрыши разрабатываемого месторождения. Кроме того достигается сокращение площади нарушенных земель занимаемых горнотехническими объектами при комплексном освоении участка недр Земли. Технический результат достигается порядком и последовательностью выполняемых действий по ведению горных работ, отвалообразованию и формированию техногенной емкости.
Сущность предлагаемого способа поясняется чертежами, где:
Фиг. 1 - Схема формирования однослойного глиняного экрана: 1 - ограждающая дамба; 2 - отходы переработки полезного ископаемого; 3 - глиняный экран; 4 - временный склад рыхлых пород; 5 - ложе техногенной емкости; 6 - верховой откос ограждающей дамбы; 7 - разрабатываемые скальные породы; 8 - технологическая площадка; 9 - разрабатываемые рыхлые породы.
Фиг. 2 - Схема формирования двухслойного глиняного экрана: 10 - дренажный слой; 11 - трубчатые дрены; 12 - насосная станция.
Способ осуществляется следующим образом.
Создание противофильтрационного экрана техногенной емкости, с целью предотвращения миграции загрязняющих веществ в почву и грунтовые воды, заключается в осуществление на этапе ведения вскрышных работ селективной разработки рыхлой (9) и скальной (7) вскрыши, и их перемещении, соответственно на временный склад рыхлых пород (4) и технологическую площадку (8) при формировании ограждающей дамбы (1). Рыхлые породы с коэффициентом фильтрации не более 0,001 м/сут используются в качестве изолирующего материала для создания глиняного экрана (3), который формируется по всей поверхности верхового откоса ложа (5) и ограждающей дамбы (6) техногенной емкости. Создание системы инженерной защиты осуществляется непосредственно в процессе возведения ограждающей дамбы. Глиняный экран на откосе ограждающей дамбы формируется путем, сталкивания бульдозером породы сверху вниз по мере увеличения ее высоты. При этом создается противофильтрационный экран шириной ≥1 м, с последующим уплотнением виброкатком. На поверхности ложа глиняный экран формируется перемещением рыхлых пород вскрыши по всей площади с уплотнением виброкатком. При использовании рыхлых пород в процессе формирования экрана происходит их искусственное уплотнение, что обеспечивает достижение необходимого коэффициента фильтрации не более 0,001 м/сут. Толщина экрана обосновывается расчетами исходя из допустимого градиента напора, но должна быть не менее 0,5 м (Фиг. 1).
Для повышения надежности и достижения требуемых фильтрационных характеристик изолирующего материала, применяют двухслойные глиняные экраны (Фиг. 2). Они состоят из двух слоев глины, каждый толщиной не менее 0,5 м. Между слоями глины устраивается дренажный слой (10) толщиной 40-60 см из крупнозернистого песка. Поверхность экрана планируется таким образом, чтобы дренажные воды между слоями глины поступали в трубчатые дрены (11) и с помощью насосной станции (12) вновь закачивались в техногенную емкость. Эффект двухслойного экрана заключается в том, что на нижний слой действует напор воды, равный ее глубине в дренажном слое.
По завершению эксплуатации техногенной емкости предусматривается проведение мероприятий по ее консервации, путем нанесения на поверхность уложенных отходов переработки твердых полезных ископаемых глиняного экрана с последующей планировкой бульдозером и нанесения почвенного грунта.
Предложенный способ формирования гидроизоляции техногенных объектов отличается от прототипа использованием в качестве гидроизоляционного материала - глина, с коэффициентом фильтрации не более 0,001 м/сут, исключающий ряд недостатков второго, а также технологией создания противофильтрационного слоя.