CC BY
52
ФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ГОРНОГО ПРОИЗВОДСТВА
^ К.И. Шевченко, М.Г. Соковых, .......2000 ■ :......................
УДК 622.023.6:622.271:624.131.537
К.И. Шевченко, М.Г. Соковых
ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ ГАБИОНОВ ДЛЯ УДЕРЖАНИЯ УСТУПОВ КАРЬЕРОВ СО СЛАБЫМИ И НЕУСТОЙЧИВЫМИ ПОРОДАМИ
Н
а протяжении уже более 100 лет во всем мире широко применяют инженерные сооружения из коробчатых Г абионов™ и Матрацев Рено™. Основная область применения - борьба с эрозией грунтов (водной, оползневой, селевой, овражной, склоновой и т.д.). Сегодня Габионы™ - это высокоинженерные структуры с продолжительным сроком службы. Современные Габионы™
представляют собой корзины прямоугольной формы,
выполненные из металлической оцинкованной сетки двойного кручения с шестигранными ячейками.
Металлическая сетка двойного кручения обладает следующими достоинствами :
• при механическом повреждении одной, двух, трех проволочек сетка не расплетается за счет двойной скрутки в узлах;
• эта сетка имеет плоскую фиксированную поверхность, что позволяет создавать конструкции необходимых очертаний;
• устойчива к истиранию;
• воспринимает большие нагрузки без повреждений, поскольку эти нагрузки через двойную скрутку равномерно распределяются по всей площади сетки. Проволока, применяемая для изготовления Габионов™ и Матрацев Рено™, имеет предел прочности 38-50 кг/мм2 и удлинение не менее 12 %. Цинковое покрытие проволоки
имеет массу 240-280 г/м2(группа покрытия - АМ) по ГОСТ Р 5057593, что положительно сказывается на продолжительности жизни габионов.
Металлическая сетка из этой проволоки имеет переменную разрывную нагрузку от 3500 до 5300 кг в зависимости от различных комбинаций между размером ячейки сетки и диаметром
проволоки. В том случае, когда Габионы™ применяют в особенно коррозионной среде (армирование грунта, защита промышленных
площадок, морские сооружения), используют Г абионы™ с ПВХ покрытием. Для наполнения Габионов™ применяют любой каменный материал плотностью более 1700 кг/м3, с маркой по морозостойкости выше МРЗ 50 и маркой по прочности не менее 400.
Основная концепция работы габионных структур состоит в следующем. После заполнения камнем корзин из металлической сетки получается строительный
элемент - габион, который имеет пористость п=0,3 - 0,4. С течением времени, пространства между камнями заполняются пылью, илом, грязью. Аккумуляция частичек грунта в Габионе™ способствует увеличению его прочностных свойств, играя при этом роль
связующего. Таким образом, сама природа превращает Габионы™ в очень прочное сооружение, которое становится частью природного ландшафта. Кроме того, происходит консолидация грунта в месте возведения Габионов™, т.е.
происходит улучшение его физических свойств. Именно в этот период особенное значение
приобретает целостность
металлической сетки как армирующего элемента
конструкции. После завершения
процесса консолидации габионное сооружение приобретает
максимальную устойчивость. В
этом случае, срок жизни габионного сооружения не ограничен.
Добыча твердых полезных
ископаемых относится к тем видам человеческой деятельности,
которые оказывают мощнейшее
негативное воздействие на природную среду. Выемка и
аккумуляция огромных масс горных пород полностью изменяют
природные условия и облик
ландшафтов на обширных
территориях, последующая
рекультивация которых является чрезвычайно длительным и
трудоемким процессом. Добыча
полезных ископаемых открытым способом приводит к развитию опасных геологических процессов, проявляющихся в бортах и днищах карьеров, на поверхности отвалов вскрыш-ных пород и прилегающих территориях. К этим процессам относятся: линейная и плоскостная эрозия, оползни, обвалы, дефляция (ветровая эрозия), затопление, загрязнение подземных и поверхностных вод и т.д.
С помощью габионных конструкций эффективно решают проблемы рекультивации земель, нарушенных горнодобывающей промышленностью. Для защиты от обвалов, осыпей и других склоновых процессов,
развивающихся в бортах карьеров, может быть применено сооружение подпорных стен из коробчатых Габионов™, конструкций Системы Террамеш® и Зеленый Террамеш®. Также применяют оцинкованную сетку двойного кручения, целиком покрывающую опасные склоны. При этом в пределах откоса создаются своего рода “карманы”, защищенные сеткой, в которых высаживается травянистая и кустарниковая растительность. Растительность закрепляет откос и повышает внешнюю
привлекательность ландшафта. Защиту от оползневых процессов
обеспечивает возведение
подпорных стен из коробчатых Габионов™ (или применение Системы Террамеш®) в сочетании с организацией поверхностного и подземного дренажа, также с применением габионных
конструкций.
Одним из мероприятий по предотвращению опасных
деформаций бортов отработанных разрезов является искусственное укрепление откосов Габионами™ и Матрацами Рено™ на отдельных участках. Как правило к таким участкам относят:
участок с коэффициентом запаса устойчивости п < 1,5, участок, где имеется подрезка слоев или отдельных естественных
поверхностей и ослабления; участки, на которых
маркшейдерскими наблюдениями выявлены деформации верхней площади уступа. Основными конструкциями для удержания уступов карьеров являются подпорные стены из Габионов™, Матрацев Рено™ и конструкции Системы Террамеш®.
Подпорные стены из Габионов™ - это сооружения, которые устанавливают на склонах у подножия уступов в удерживающих целях. Они могут быть массивного очертания (гравита-ционнные стен) и тонкого очертания
(полугравитационные). Лицевая
грань таких стен может устраиваться :
• ступенчатой (вертикальной или расположенной под углом к вертикали);
• гладкой (вертикальной или наклонной).
Другими удерживающими
сооружениями является система армирования грунта в сочетании с
Г абионами™ - Система
Террамеш®. В качестве
армирующих связей в таких сооружениях применяют панели из металлических оцинкованных сеток двойного кручения,
обеспечивающие армирование
обратной засыпки в горизонтальном направлении. Система Террамеш® может иметь различное очертание лицевой грани. В конструкциях
Системы Террамеш®, где облицовка выполнена из коробчатых Габионов™,
заполненных камнем, лицевая грань может быть вертикальной и ступенчатой формы. Система Террамеш® без использования Габионов™ (Зеленый Террамеш®) может иметь наклонную и вертикальную лицевую сторону. Лицевая грань системы Зеленый Террамеш® выполнена из панелей сетки двойного кручения, к которой прикреплено биополотно,
инициирующее рост травяного покрова (для сухих откосов), или полипропиленовое полотно (для структур, подвергающих
воздействию воды). Зеленый Террамеш® возводят под углом 6070° к горизонтали. Внутри этой системы устанавливают арматуру треугольной формы, что позволяет ей выдерживать значительные нагрузки без изменения формы.
Применение для наружной облицовки (Зеленый Террамеш®) растительного грунта,
обогащенного различными видами трав, а также обработка гидропосевом позволяют получить полное зеленое покрытие конструкций Системы Террамеш®.
Приведем несколько примеров применения габионных
конструкций для укрепления откосов карьеров. В Уэллсе были построены подпорные стены из Габионов™ с ПВХ покрытием для защиты поселка Понтипридд, который находится в прибортовой полосе открытого месторождения угля. Для применения горной выработки в хозяйственных целях в 1992 г в Гадони (Италия) были возведены подпорные стены у подножия уступа месторождения железной руды. Эти стены защищают вход в подземную горную выработку.
Такие основные свойства Габионов™, как низкая удельная стоимость, высокие надежность и экологичность, проницаемость, гибкость являются причинами их большой популярности как структур инженерной защиты.
