CC BY
30
© М.А. Карпухин, 2015
УЛК 504.054 М.А. Карпухин
ТЕХНИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ В ЧАСТИ УСИЛЕНИЯ КОНСТРУКЦИИ ПРОТИВОФИЛЬТРАЦИОННЫХ ЭКРАНОВ ПОЛИГОНОВ ОТХОДОВ ОБОГАЩЕНИЯ И РУСЛООТВОДОВ
Рассмотрен вариант повышения уровня экологической безопасности и внедрения усовершенствованных конструкций защитных экранов полигонов отходов производства. Обозначены наиболее устойчивые к различным факторам окружающей среды материалы, обоснована целесообразность внедрения многоуровневой защиты и гидроизоляции полигонов отходов ЗИФ в условиях Камчатского края. Приведена последовательность этапов обустройства противофильтрационных экранов на специализированных объектах размещения отходов производства. Ключевые слова: противофильтрационный экран, полигон отходов, гидрологические условия, экологическая безопасность, золоторудное месторождение.
Вопросы повышения степени зашиты окружающей среды от негативных факторов производства, в частности, от размещения отходов обогащения золотодобывающего предприятия, имеют значимость и актуальность вне зависимости от района реализации проекта по освоению месторождения. Однако в условиях сложного рельефа местности, особых климатических условий и потенциального воздействия разработки месторождений на особо чувствительную окружающую среду, требуется выполнение комплекса инвестиционных, инжиниринговых, технологических инженерно-экологических исследований по ключевым направлениям проекта с учетом ранее накопленного опыта эксплуатации объектов-аналогов и с учетом наилучших доступных технологий, используемых в данной отрасли промышленности.
Освоение золоторудных месторождений в условиях Камчатского края является экономически важной задачей, но требует неукоснительного соблюдения природоохранных требований и тщательной проработки проектных решений, что обусловлено наличием особенных природных, климатических,
гидрологических и других факторов окружающей среды, свойственных данному региону. Повышенные риски нарушения целостности экранов в природно-климатических и гидрологических условиях Камчатского края требуют совмещения одновременно нескольких технических решений и усиления природоохранной составляющей проекта, направленных на защиту окружающей среды (почвы, грунтовые воды, поверхностные водные объекты) от негативного воздействия, связанного с размещением отходов производства.
Природно-климатические условия Центральной Камчатки, гидрологические условия и особенности рельефа местности показывают, что развитие усадочных явлений в основании таких объектов как пруд-отстойник накопителя отходов обогащения при отрицательном воздействии солнечной радиации, отрицательных температурах, ветровых нагрузках может привести к повреждению участка экрана, не защищенного специальным материалом или слоем кека (отход цианирования). Также важно учитывать высокую обводненность местности в условиях таликовых зон, где строительство специализированных объектов в обязательном порядке должно сопровождаться специальными мероприятиями и сооружением особо прочных противофильтрационных экранов (ПФЭ), водоотводных сооружений и т.д.
Общая концепция природоохранных решений золоторудных проектов как в условиях Центральной Камчатки, так и на Севере края (Аметистовое месторождение), принципиально предусматривает отказ от строительства хвостохранилищ наливного типа, и основывается на процессе обезвреживания отходов цианирования и их обезвоживания (схема полусухого складирования), что значительно снижает воздействие на окружающую среду, а также риски, связанные с аварийными ситуациями на наливных хвостохранилищах. Конструктивные характеристики полигонов отходов обозначенных проектов принципиально схожи. Объект для размещения отходов золотоизвлекательных фабрик состоит из основной секции складирования и пруда-накопителя для аккумулирования воды атмосферных осадков, контактирующей с поверхностью кека (отхода цианирования). Все объекты, в обязательном порядке, должны быть оборудова-
ны ПФЭ. Эта дополнительная мера защиты направлена на изоляцию отходов и исключение их контакта с грунтовыми водами, почвами. Необходимость дополнительной защиты обусловлена остаточным содержанием в отходах загрязняющих веществ, в том числе ряда тяжелых металлов.
Основные этапы строительства, от качества реализации которых зависит целостность и эффективность реализуемых экологических решений, сводятся к следующему:
1. Подготовка основания полигона, которая предусматривает сведение растительности и выемку слоя природной почвы с ее перемещением в специальный отвал.
2. Уплотнение вскрытых и/или залегающих с поверхности техногенных отложений моторным катком (гружеными автосамосвалами) до плотности скелета грунта 1,5-1,7 т/м3 или, при необходимости, выемку отложений с последующим их послойным размещением и уплотнением.
3. При необходимости, разработка траншеи под закрытый дренаж с укладкой перфорированной трубы 0500 мм с защитным слоем из материала «ДОРНИТ» и последующей засыпкой траншеи галечно-щебенистым грунтом. Мера направлена на отвод грунтовых вод из-под ложа секции складирования отходов на обводненных участках, таликовых зонах.
4. Основание и откосы емкости для строительства ПФЭ должны быть спланированы и уплотнены. С поверхности удаляются крупные комки грунта, валуны, а также снег, лед, если они появились после планировки и уплотнения основания. Подготовка основания выполняется на отдельном участке (захватке, карте). Размеры карт могут изменяться, но в любом случае подготовленная площадь основания должна обеспечивать выполнение экрана в течение 3-4 дней.
5. На подготовленном грунтовом основании выполняется подстилающий слой толщиной до 0,3 м из песчаного грунта, который разравнивается и уплотняется до объемного веса скелета грунта 1,5-1,7 т/м3. Поверхность подстилающего слоя песка в результате планировки и уплотнения должна быть ровная, без «гребенки», отдельных углублений и выступов. При использовании геотекстильных материалов подстилающий слой может быть выполнен из слоя песка до 0,1 м, или его форми-
рование может производиться путем тщательно планировки поверхности с удалением из грунта фракций более 3-5 см.
6. Нижний слой ПФЭ на площади днища выполняется из полимерной двуосной геосетки или георешетки с прикатанным слоем геотекстиля типа «СЛАВРОС»1 с размером ячеи 40х40 мм. Использование геосетки предотвращает возможность деформации ПФЭ при развитии усадочных явлений в основании пруда-отстойника. Крепление полотен геосетки производится между собой и нагелями к грунтовому основанию.
7. В днище на поверхность геосетки и в качестве нижнего слоя ПФЭ на бортах пруда-отстойника укладывается материал «БЕНТОМАТ» толщиной 6 мм, состоящий из полимерной геомембраны и геотекстиля с бентонитовым заполнителем. Крепление полотен между собой производится с использованием сварочных аппаратов. Использование «БЕНТОМАТ» обеспечивает предотвращение утечек воды в случае нарушения целостности верхнего слоя геомембраны.
8. На поверхности «БЕНТОМАТ» монтируется слой из рулонной полиэтиленовой геомембраны по ГОСТ 10354-82 толщиной 2 мм. Стыки полотнищ пленки выполняются путем сварки с образованием нахлестного шва. Перед швом необходимо оставлять компенсационный припуск на случай повторной сварки. Стыки пленки можно также выполнять с помощью липкой полиэтиленовой ленты двойным швом с условием немедленной пригрузки грунтом.
9. Сварка пленки производится специальным сварочным автоматом горячего воздуха и ручными мини-экструдерами. Стыкуемые два слоя пленки укладываются на деревянную рейку, покрытую транспортерной лентой или обитую тканым материалом. Рейка передвигается под стыкуемым швом по мере сварки пленки.
10. Перед сваркой поверхность пленки в зоне сварного шва должна быть тщательно очищена от пыли и грязи, обезжирена ацетоном или спиртом, а при необходимости обработана мелкой наждачной бумагой. Расстояние от первого сварного шва до кромки пленки не должно быть меньше 5 см. Темпера-
1 СТО 78179460.009-2009. Георешеткиполимерные дорожные марок «СЛАВРОС СД» и «СЛАВРОС СО.
тура сварочного элемента при выполнении шва должна составлять 200-250оС градусов. Скорость перемещения сварочного элемента и величина давления, передаваемого на пленку, подбирается при выполнении пробных работ на пробных швах. После выполнения сварки, швы подлежат проверке. Качественным считается шов, который не расходится по зоне сварки при растяжении под нагрузкой до 10 кг на 10 пог. см шва.
11. При укладке геомембраны принимаются меры против ее поднятия ветром. Для этого на поверхность геомембраны временно укладываются камни размером 10-15 см (мешки с грунтом, автомобильные покрышки), которые в дальнейшем убираются. Во избежание повреждения пленки рабочие, выполняющие укладку пленки, должны быть обуты в мягкую обувь.
12. Поверхность геомембраны перекрывается слоем рулонного геотекстиля «ДОРНИТ» из полиамидного или полипропиленового материала по ГОСТ 50276-92, 50277-92, 6943.1694, 6943.17-94 толщиной 4 мм и плотностью 300-400 г/м2, обеспечивающего предотвращение отрицательного воздействия на полимер солнечной радиации и продление срока гарантированной эксплуатации экрана. Полосы материала укладываются полотнами длиной от 15 до 20 м, исходя из условий эффективности производства работ. Во избежание смещения его ветром, по краям полотен кладутся камни размером 10-15 см (мешки с грунтом, автомобильные покрышки), которые в дальнейшем, при укладке геомембраны, убираются. Перекрытие полотен при укладке без их соединения должно составлять не менее 0,3-0,5 м, полотна крепят к грунту анкерами, устанавливаемыми на ширине перекрытия через 1,5 — 2,0 м.
13. Слой «ДОРНИТ» укрывается сетью из синтетической нити и балластами для его укрепления по отношению к ветровым нагрузкам.
14. По контуру емкости пруда-отстойника, гребне ограждающей дамбы устраивается траншейный замок для закрепления ПФЭ.
Конструкция ПФЭ представлена на рисунке. Преимущества представленной конструкции и технологии сооружения ПФЭ сводятся к следующему:
- Риск повреждения и деформации геомембраны снижается за счет подготовки основания для укладки;
[Лндерная траншея
Рис. Конструкция противофильтрационного экрана
- Риск возможного контакта загрязняющих веществ с грунтовыми водами снижается за счет применения в конструкции экрана материала «Бентомат»;
- Риск разрушения геомембраны снижается за счет использования геотекстиля и закрепления его геосеткой.
ПФЭ самой емкости для размещения отходов цианирования аналогичен по конструкции с экраном пруда-отстойника, за исключением пунктов 12 и 13. Вместо перекрытия геотекстилем и геосетью защита экрана может обеспечиваться за счет защитного слоя толщиной 0,5 м, обустроенного с использованием самого кека, который в данном случае, благодаря своим физическим свойствам, играет роль дополнительного изолирующего слоя.
Срок службы конструктивных элементов накопителей отходов обогащения значительно может быть продлен, за счет повышения их защитных функций.
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Замош М.Н., Барчук A.B., Сташенко С.А. Проектная документация. Накопитель отходов обогащения ЗИФ Агинского ГОКа, Раздел 1. Книга 1.2. Перечень мероприятий по охране окружающей среды.
2. Пашкевич P.M., Белова Т.П., Лобков Е.Г., Скопец М.Б. и др. Отчет об инженерно-экологических изысканиях для разработки проектной документации на объекте: «Строительство горно-обогатительного предприятия на месторождении «Аметистовое». Том 1. Книга 1.1 Текст отчета.
3. Васильев С.А., Рябенко А.Е., Петров А.П. и др. Проектная документация. Строительство горно-обогатительного предприятия на месторождении «Аметистовое» Этап 1. 375/05/1-ООС1. Перечень мероприятий по охране окружающей среды.
4. Приходько В.М., Дорохин А.В., Малютина Л.В. Отчет об инженерно-геологических изысканиях для разработки проектной документации на объекте: «Строительство горно-обогатительного предприятия на месторождении «Аметистовое». Этап 1. Том 4. Хвостовое хозяйство и полигон ТБПО, склад химреагентов, автодорога от площадки разгрузки кека до хвостового хозяйства (полигона отходов ЗИФ).
5. Барабанова С.А., Журавлева Т.В. Проектная документация. Строительство горно-обогатительного предприятия на месторождении «Аметистовое» Этап 1. Подраздел 7. Технологические решения Часть 5. 375/05/1-ИОС7.5 Том 5.7.5 Хвостовое хозяйство. ЕШ
КОРОТКО ОБ АВТОРЕ -
Карпухин Максим Анатольевич - соискатель ученой степени, Научно-исследовательский геотехнологический центр Дальневосточного отделения Российской академии наук, mak-s7@yandex.ru.
UDC504.054
TECHNICAL SOLUTIONS TO ENHANCE THE DESIGN OF ANTIFILTRATION SCREENS OF LANDFILLS
Karpukhin M.A., the competitor of a scientific degree, Research Geotechnological Center, Far Eastern Branch of Russian Academy of Sciences.
The option of increasing the level of ecological safety and implementing improved designs of protective screens landfills production are considered. The most resistant to various environmental factors, the material and the expediency of implementing multi-level protection and waterproofing of landfills of the processing plant in the conditions of Kamchatka region are marked. The sequence of stages of construction of membrane screens at specialized waste disposal facilities production is presented.
Key words: membrane screen, landfill waste, hydrological conditions, environmental safety, gold mine.
REFERENCES
1. Zamoshch M.N., Varchuk A.V., Stashenko S.A. Proektnayadokumentaciya. Na-kopitel othodovobogashcheniya ZIF AginskogoGOKa (Project documentation. Drive tailings ZIF AGINSKY GOK), Razdel 1. Kniga 1.2. Perechen' meropriyatij po ohrane okruzhayu-shchej sredy.
2. Pashkevich R.I., Belova T.P., Lobkov E.G., Skopec M.B. i dr. Otchet ob inzhen-erno-ehkologicheskih izyskaniyah dlya razrabotki proektnoj dokumentacii na obekte (Report about the engineering-ecological surveys for development of design documentation for the object): «Stroitel'stvo gorno-obogatitel'nogo predpriyatiya na mestorozhdenii «Ametistovoe». Tom 1. Kniga 1.1 Tekstotcheta.
3. Vasil'ev S.A., Ryabenko A.E., Petrov A.P. i dr. Proektnaya dokumentaciya. Stroitel'stvo gorno-obogatitel'nogo predpriyatiya na mestorozhdenii «Ametistovoe» EHtap 1. 375/05/1-OOS1. Perechen' meropriyatij po ohrane okruzhayushchej sredy (Project documentation. The construction of mining and processing enterprises in the field of "Amethyst" Stage 1. 375/05/1-OOC1. The list of activities for environmental protection).
4. Prihod'ko V.M., Dorohin A.V., Malyutina L.V. Otchet ob inzhenerno-geologicheskih izyskaniyah dly arazrabotki proektnoj dokumentacii na ob«ekte: «Stroitel'stvo gorno-obogatitel'nogo predpriyatiya na mestorozhdenii «Ametistovoe» (Report on engineering-geological surveys for development of design documentation for the object: "Construction of mining and processing enterprises in the field of «Amethyst»). EHtap 1. Tom 4. Hvostovoe hozyajstvo i poligon TBPO, sklad himreagentov, avtodoroga ot ploshchadki razgruzki keka do hvostovogo hozyajstva (poligona othodov ZIF).
5. Barabanova S.A., ZHuravleva T.V., Proektnaya dokumentaciya. Stroitel'stvo gorno-obogatitel'nogo predpriyatiya na mestorozhdenii «Ametistovoe» (The construction of mining and processing enterprises in the field of «Amethyst»). EHtap 1. Podrazdel 7. Tekhnologicheskie resheniya CHast' 5. 375/05/1-IOS7.5 Tom 5.7.5 Hvostovoe hozyajstvo.
