Автор: Кукло Иван Александрович, директор по маркетингу «Маккаферри СНГ»
В 2020 году на одном из ГОКов произошла авария – на уступе карьера была нарушена целостность железнодорожного полотна. Это привело к обрушению рельсового крана, находящегося на этом участке пути. Как оказалось, причиной стали ошибки при постройке самой железной дороги. На этапе строительства не была учтена в достаточной мере возможная нестабильность грунта в результате работы ГОКа.
Случай показателен тем, как одна локальная ошибка ведет к существенному падению эффективности всего предприятия. Тратится время на поднятие крана, восстановление железнодорожного полотна, анализ причин и последствий аварии. В свою очередь, перебои только лишь на одном из участков производственной цепочки ГОКа ведут к осложнениям во всей логистической цепочке предприятия.
Работа различных механизмов на ГОКе и обустройство инфраструктуры на предприятии может нарушить устойчивость грунтовых оснований и сооруженных насыпей. Грунты и воздействия на них имеют разную природу, поэтому под механической нагрузкой, грунт может повести себя по-разному. Чаще всего, нагрузка провоцирует неравномерные осадки. Для создания всей инфраструктуры горнодобывающего комплекса необходимо обеспечить надежное укрепление грунта. При этом нужно учитывать все особенности функционирования того или иного объекта. Системы укрепления грунта для подъездных дорог, для укрепления отвальной зоны, участков выгрузки руды в корпус крупного дробления будут иметь свои особенности.
Специалисты компании «Маккаферри» рассказали о своем видении решения таких проблем горнодобывающей промышленности:
- как исключить неравномерность просадки грунта;
- неустойчивость грунтовых оснований;
- как решают проблемы ГОКа разные виды георешеток Маккаферри.
Георешетки «Маккаферри» предотвращают неравномерную осадку грунта в условиях высочайших нагрузок на ГОКах
В условиях горного предприятия, инфраструктура которого подвергается высочайшим нагрузкам, георешетки «Маккаферри» решают целый спектр задач:
– стабилизируют слабые грунтовые основания;
– укрепляют подъездные дороги;
– эффективно армируют высокие насыпи под большими нагрузками;
– отводят влагу из обводненных грунтов.
На этапе проектирования инфраструктуры ГОКа важна детализация, чтобы учитывать факторы, провоцирующие осадку грунта. Это поможет найти оптимальное решение для предотвращения осадки грунта.
Причины неравномерной осадки грунта
- Слабые грунты (торф и заторфованные грунты, илы, глинистые грунты с высоким показателем консистенции и т.д.). Структура связных грунтов с модулем деформации ниже 5 МПа такова, что сооружение на них чего-либо чревато сильными просадками и деформациями.
- Неоднородность грунтовых условий и неравномерная загрузка основания приводят к так называемым неравномерным осадкам уплотнения. В целом, это обычные осадки основания под действием внешних нагрузок.
- Пластические деформации – необратимы. Они разрушают структуру грунта, понижая его механическую прочность. Пластические деформации приводят к выпору грунта и потере устойчивости сооружения.
- Нарушение структуры грунта вследствие природных и механических воздействий. Метеорологические и гидрогеологические факторы, динамические воздействия механизмов часто становятся причиной значительной просадки в основании сооружения.
Каждый из перечисленных факторов влечёт за собой сложные инженерно-конструкторские работы, нарушения в которых ведут к серьезным последствиям при возведении и эксплуатации инфраструктуры. Например, буровзрывные работы могут привести к проблемам с целостностью основания, сдвигам горных пород и, как следствие, к изменениям в движении грунтовых вод, что повлечёт подтопления и сдвиги участков грунта.
Подобных аспектов, влияющих на дальнейшую деятельность ГОКа, множество. При возведении инфраструктуры крайне сложно все учесть. Еще сложнее спрогнозировать поведение пластов пород в будущем. Тем не менее, отсутствие возможности повлиять на все негативные факторы, воздействующие на основание, не означает, что невозможно минимизировать воздействие большинства из них.
Традиционные способы укрепления грунтов – сложные и затратные: необходимо заменять целые слои просадочного грунта, устанавливать свайные фундаменты и т. д. Альтернативный вариант – современный и эффективный метод – геосинтетические материалы, в частности высокопрочные георешетки Маккаферри.
Георешетки Маккаферри для решения разных задач
Инженеры компании Маккаферри не понаслышке знают о сложных и затратных работах для стабилизации грунта на ГОКах и при строительстве дорог. Это породило идею о поиске способа упрощения, удешевления и повышения эффективности для укрепления грунта. Геосинтетические материалы отличаются повышенной прочностью. Георешетки из этого материала открывают широкие возможности при их использовании для укрепления грунтов задач:
- ПараЛинк® – для укрепления слабых грунтов.
- ПараГрид® – для армирования насыпей.
- МакГрид®– замедление и прекращение процессов колейности на дороге.
- ПараДрейн® – для эффективного армирования и дренажа.
ПараЛинк® – для укрепления слабых грунтов
Паралинк® — ультрапрочная армирующая георешетка с разрывной нагрузкой от 200 кН/м до 1350 кН/м. Ее используют для эффективного армирования оснований, для возведения насыпей на слабых и просадочных грунтах.
Паралинк® изготавливают из полиэфирных нитей, заключенных в полиэтиленовую оболочку, и соединенных в текстурированные ленты. Толщина и ширина лент варьируется от 85 до 91 мм. Высокие разрывные характеристики геокомпозитных решеток «Маккаферри» способствуют снижению относительной просадки и ускорению консолидации связных грунтов основания. В силу своих прочностных характеристик Паралинк® позволяет решать сложные геотехнические задачи, которые не под силу другим геосинтетическим материалам.
Этот вид георешеток отличает устойчивость к низким температурам без потери прочности. Это свойство делает георешетки Паралинк® незаменимыми в районах Сибири и Крайнего Севера. Примером, доказывающим это, может послужить проект по возведению подпорной стены в Якутии на месторождении Гросс.
Паралинк® — одна из наиболее испытанных и проверенных георешеток в мире – она обеспечивает 120 лет эксплуатации и высокую эффективность армогрунтовых сооружений в сложных условиях слабых грунтов, сильных их просадок и самых высоких нагрузок.
Например, в Канаде на месторождении, принадлежащем компании Goldex Mine, под площадкой для хранения руды было необходимо соорудить 10-метровый слой инженерной засыпки. Изыскательские работы показали, что грунты в данной местности слабые, глинистые, устойчивость будущего строения стояла под сомнением. На предприятии была применена технология армирования грунта при помощи георешёток Маккаферри «ПараЛинк®». Проведенные исследования показали, что два слоя георешётки, имеющие предел прочности на разрыв 600 кН/м, уложенные перпендикулярно и не требующие специальной засыпки, обеспечивают необходимое усиление грунта. Общая поверхность решёток – 13 500 м2, работы по монтажу заняли 11 дней.
Показательный пример успешного применения георешеток ПараЛинк® – строительство резервуарного парка Каспийского трубопроводного консорциума КТК-2 в городе Новороссийске Краснодарского края. Впервые в России при строительстве трубопроводной системы применены емкости для хранения и розлива нефти объемом до 100 тыс. м3. Объем нефтехранилища резервуарного парка морского терминала составляет 1 млн. м3.
При строительстве крупногабаритных нефтеналивных емкостей на объекте Каспийского трубопроводного консорциума возникла проблема – в основании насыпей под емкости для хранения нефти был слабый грунт.
Перед специалистами технического отдела ООО «ГАБИОНЫ МАККАФЕРРИ СНГ» стояла задача укрепить основание. С этой целью было решено использовать георешетки ПараЛинк®. Послойное армирование возводимых насыпей георешеткой ПараЛинк 400 и 700 шагом армирования от 2 до 4-х метров (в зависимости от индивидуальных условий насыпей каждого резервуара) позволило:
· значительно ускорить процесс консолидации грунта и стабилизировать осадку насыпей;
· увеличить угол заложения откосов насыпей, что, в свою очередь, обеспечило экономию времени и средств на земляных работах.
ПараГрид® – для армирования насыпей
Если ПараЛинк® предназначен для стабилизации слабого основания, то ПараГрид® укладывают непосредственно в тело насыпи для армирования высоких насыпей.
Георешетка «Парагрид®» представляет собой плоскую одноосную структуру. Ее образуют путем двухмерного наложения композитные геосинтетические полосы. Каждая отдельная лента имеет ядро, изготовленное из высокопрочных полиэфирных нитей, заключенных в полиэтиленовую оболочку. Ленты георешетки благодаря свойствам геосинтетического материала имеют низкую деформацию и высокую устойчивость к коррозии.
ПараГрид® послойно укладывается в тело обратной засыпки армогрунтовой насыпи и воспринимает растягивающие усилия и деформации, возникающие в грунте. Разрывные характеристики ПараГрид® варьируются от 30 до 200 кН/м. Это значит, что материал обладает необходимым сопротивлением потере свойств в условиях постоянного контакта с грунтом, что материал, что делает этот вид решеток эффективными для армирования высоких насыпей под большими нагрузками.
Например, композитными георешетками «Паралинк» и «Парагрид» армирована 28-метровая насыпь у корпуса крупного дробления на ГОКе «Гросс». Подпорная стена выдерживает нагрузку от карьерных самосвалов весом до 330 т.
ПараДрейн® – для эффективного армирования и дренажа
На ГОКах часто ведутся буровзрывные работы. Они могут спровоцировать подвижки в массиве породы, что может стать причиной перераспределения грунтовых вод. Как результат – переувлажнение и подтопление отдельных участков ГОКа, ведущие к оседанию грунта. На таких участках важно обеспечить не только армирование грунта, но добиться отведения влаги из тела насыпи.
С этой целью Маккаферри разработала георешетку ПараДрейн®. Этот уникальный продукт представляет новое поколение георешеток и сочетает в себе функции закрепления и дренажа.
Структура георешеток «Парадрейн®» плоская: композитные ленты соединяются между собой полиэтиленовыми лентами. Продольная лента состоит из полиэфирных жил, заключенных в оболочку из черного полиэтилена высокой плотности. Специальный дренажный канал заполнен фильтрующим материалом из высококачественного нетканого полипропиленового геотекстиля. Этот вид георешеток имеет среднюю прочность и может выдерживать разрывные нагрузки от 50 до 200 кН/м в продольном направлении и от 5 до 15 кН/м в поперечном. Один слой Парадрейна способен эффективно дренировать слой грунта толщиной до 50 см. Установлено, что рассеивание давления поровой воды происходит в первые 24–36 ч после установки, в это же время происходит осадка.
Преимущества использования георешетки «Парадрейн®»:
1. Для обратной засыпки можно использовать местный грунт.
2. Излишнее поровое давление рассеивается, влага отводится из тела насыпи.
3. Создает армирующий эффект в сочетании с эффектом распределения нагрузок.
4. Повышается несущая способность грунта, его сцепление с армирующей георешеткой и сопротивление сдвигающим напряжениям.
5. Значительно сокращается время на осадку грунта.
МакГрид® EG повышает прочность подъездных дорог
Макгрид® EG – плоские двухосные экструдированные полипропиленовые георешетки с ячейками прямоугольной формы. Эта дорожная сетка разработана для строительства на слабых грунтах, в частности для укрепления подъездных путей к месторождениям с несвязными грунтами. Двухосноориентированая структура материала позволяет равномерно распределять нагрузки и способствует предотвращению колейности на дорогах. С экономической точки зрения, при ее использовании сокращаются затраты на строительство и эксплуатацию дорожных путей до 40 % за счет уменьшения толщины щебневой подложки.
Георешетки Макгрид® EG нейтральны к химическим веществам, содержащимся в почве и способствуют повышению несущей способности конструкций дорожного покрытия под воздействием высоких динамических и статических нагрузок. Эти георешетки используют для армирования слоев из зернистых необработанных материалов. Они обеспечивают образование нового композитного слоя повышенной жесткости, устойчивого к воздействию динамических нагрузок за счет расклинивания отдельных зерен в ячейках георешетки.
Георешетку Макгрид® EG целесообразно применять при строительстве новых и ремонте уже существующих дорог. Практический опыт показывает, что Макгрид® EG отлично справляется со своими задачами при прокладке временных и технологических дорог для проезда тяжелой техники к объектам строительства. Макгрид® способствует повышению прочности подбалластного и балластного слоя при строительстве железнодорожного полотна или при капитальном ремонте.
Преимущества георешетки Макгрид® EG.
1. Выдерживает неравномерные осадки.
2. Альтернатива дорогостоящему фундаменту.
3. Позволяет уменьшить количество наполнителя и заменить его на местный грунт при формировании дорожного полотна.
4. Предотвращает произвольное смещение наполнителя, ослабление рабочих поверхностей под воздействием неравномерных нагрузок.
Применение геосинтетических решеток для ГОКов в Российской Федерации приобретает все более широкие масштабы. Это связано, в первую очередь, со снижением финансовых затрат на строительство сооружений и возможностью эффективно эксплуатировать месторождения без простоев из-за нестабильных грунтов и подтоплений. Немаловажным фактором является также низкая, по сравнению с традиционными материалами и технологиями, трудоемкость укладки георешеток. В России за последнее время построен ряд крупных предприятий по выпуску подобной продукции, и рынок предлагает много разных решений. При этом на общем фоне выделяется группа уникальных высокопрочных георешеток.Ультрапрочные армирующие георешетки используются для эффективного армирования оснований, для возведения насыпей. Специализированная программа MacBars позволяет рассчитать оптимальные нагрузки и выбрать подходящие материалы для решения инженерных задач любой сложности.
Высокое качество георешеток «Маккаферри» подтверждено сертификатом British Board of Agrément (BBA). Кроме того, они прошли проверку NTPEP (Национальная программа оценки транспортной продукции в Америке) и стандартизированы в ISO 9001 и ISO 14001. Образцы продукции проходят долговременные тесты на деформацию ползучести и тесты на разрыв в соответствии с британским стандартом EN ISO 13431:1999. В совокупности все это свидетельствует о том, что возможно более широкое применение георешеток на ГОКах России и стран бывшего СНГ для осуществления уникальных технологических решений со снижением затрат и уменьшением сроков строительства.
www.maccaferri.ru
info@maccaferri.ru
г. Москва, ул. Шарикоподшипниковская 13, стр.1
тел.: +7 (495) 937-58-84
