96383

Современные тенденции в развитии химического метода противоэрозионной защиты объектов горного производства

Доклад

Производство и промышленные технологии

Загрязнение почв и почво-грунтов воздушными и водными выносами дисперсных минеральных частиц что приводит к порче растительного покрова возможному засолению почв и интоксикации растений продуктами химического разрушения пород или заболачиванию поверхности.

Русский

2015-10-05

19.87 KB

0 чел.

Современные тенденции в развитии химического метода противоэрозионной защиты объектов горного производства.

    Основными видами отрицательного воздействия на природную среду продуктов эрозии, а это в подавляющем большинстве пылевидные фракции, являются:

1. Необратимые изменения структуры и состава почв - снижение водо- и механической прочности агрегатов с ухудшением агробиологических свойств почв; разубоживание гумусового и солевого составов; изменение их водоудерживающей способности приводящее к иссушению, либо к заболачиванию угодий.

2. Необратимые изменения состава, структуры и свойств потенциально плодородных пород, уложенных на временное хранение в бурты на поверхность нарушенных земель с целью их последующей биологической рекультивации.

3. Загрязнение почв и почвогрунтов воздушными и водными выносами дисперсных минеральных частиц, что приводит к порче растительного покрова, возможному засолению почв и интоксикации растений продуктами химического разрушения пород или заболачиванию поверхности.

4. Запыление воздушного бассейна продуктами ветровой эрозии. Наиболее интенсивными источниками запыления являются инженерные сооружения, на которых откладываются или образуются мелкодисперсные частицы, особенно если промышленные отходы, хвостохранилища, гидроотвалы, автотранспортные пути располагаются в пределах территорий горных предприятий и т.п.).

5. Загрязнение водного бассейна продуктами ветровой и водной эрозии.

6. Ухудшение физико-технических параметров пород, используемых в различных инженерных сооружениях, например, ухудшение несущей способности и фильтрационных характеристик конструктивных элементов гидротехнических сооружений, таких как дамбы хвостохранилищ, плотины, водоотводные каналы и дренажные траншеи; изменение грунтовых оснований; разрушение насыпей.

Степень проявления перечисленных негативных воздействий, величина наносимого ими ущерба целиком зависят от способности противостоять эрозии.

Основными объектами эрозии на горных предприятиях, наносящими наибольший ущерб окружающей природной среде, являются:

- хвостохранилища, гидроотвалы, шламохранилища и др.;

- отвалы песчано-глинистых пород и отвалы со значительным содержанием полезных ископаемых нередко отличающихся высокой токсичностью;

- поверхности различных сооружений таких как отвалы, дамбы хвостохранилищ, подъездные и внутрикарьерные дороги и пр., по которым осуществляется регулярное передвижение оборудования и автотранспорта.

Для предотвращения эрозионных процессов с элементов хвостохранилищ необходимо укреплять пологие поверхности пляжей хвостохранилиц, поверхности внутреннего откоса ярусной ограждающей дамбы, наружных откосов ярусных дамб обвалования, поверхности берм дамб обвалования.

Для предотвращения эрозии на горных предприятиях используются различные типы структурообразователей: неорганические вяжущие, битумы, синтетические смолы, лигнины, латексы, полиэлектролитные композиции, реже цементы.

К способам закрепления грунтов неорганическими растворами относится силикатизация, укрепление грунтов фосфатными вяжущими, кремнефторводородной кислотой и ее солями, растворами солей железа и алюминия и др.

При выборе состава структурообразователей на основе синтетических смол необходимо учитывать следующие требования: недефицитность, выпуск промышленностью в достаточно большом объеме; безопасность и нетоксичность; быстрота отверждения; хорошая растворимость в воде в широком диапазоне температур, малая вязкость раствора; обеспечение необходимой прочности и долговечности покрытия, водопроницаемость структурированных грунтов.

В практике закрепления грунтов широко применяется смолизация. Промышленностью выпускаются: мочевиноформальдегидная смола марок: МФ-17; крепители М-3, карбамидная смола на поли поливиниловом спирте, крепитель К и модифицированная фуриловым спиртом формальдегидная смола (МФС-0,1), а также хорошо растворимая фракация карбамидной смолы (КС-М 0,3-СВЯ).

Карбамидные смолы хорошо растворимы в воде, вязкость растворов колеблется от 0,003 до 0,005 Па·с, обладают хорошей проникающей способностью. Покрытия на основе МФС обладают пределом прочности 0,5 - 1,5 МПа.

Физико-химический метод противоэрозионной защиты в сравнении с приведенными выше является наименее трудоемким и наиболее дешевым. Метод универсален по отношению к свойствам укрепляемой поверхности и факторам внешнего разрушающего воздействия и может быть рекомендован для использования в специфических условиях эксплуатации горных предприятий.

Технология и производство работ. Для проведения работ по химическому закреплению грунтов применяют следующее оборудование: инъекторы, установки для бурения скважин, для чего могут быть использованы любые станки и оборудование, позволяющее проходить скважины диаметром 60—127 мм на глубину 15—25 м; пневматические молотки и бетоноломы для забивки инъекторов; насосы или пневматические установки для нагнетания растворов, тампонирующие устройства; компрессор с подачей не менее 1 м3/мин с обеспечением давления 5—6 атм; силикато-разварочные установки для разварки силикат-глыбы; для газовой силикатизации баллоны с углекислым газом; шланги; соединительные части; краны; контрольно-измерительная аппаратура (манометры, термометры, ареометры); емкости для приготовления и хранения растворов; гидравлические домкраты грузоподъемностью 5—10 т или шарнирный станок для извлечения инъекторов из закрепленного грунта.

  В настоящее время разработана технология закрепления карбамидной смолой песчаных грунтов с коэффициентом фильтрации 0,3—5 м/сут при содержании глинистых частиц не более 2%. Для закрепления грунтов используют водный раствор карбамидной смолы, в который непосредственно перед нагнетанием в грунт добавляют раствор соляной кислоты. Смесь подают в укрепляемый грунт, используя оборудование, применяемое для силикатизации. Процесс отверждения грунтов начинается через 1,5—4 ч после введения раствора соляной кислоты, что необходимо учитывать при производстве работ. Радиус закрепления грунта в зависимости от коэффициента фильтрации изменяется от 0,4 до 0,8 м. Предел прочности укрепленного грунта на одноосное сжатие 1—5 МПа.   

Оптимальный раствор на основе крепителя М состоит из водного раствора смолы плотностью 1,075— 1,08 г/см3 (100 частей) и соляной кислоты 3%-ной концентрации (4—6 частей). Время гелеобразования при таком соотношении смолы отвердителя находится в пределах 1—3 ч; рН = 2—2,8; вязкость 3—4 спз; время гелеобразования закрепляющего раствора зависит от его рН и температуры, а также от концентрации смолы в растворе. Вязкость раствора увеличивается во времени и зависит от температуры: при понижении температуры она увеличивается. Поэтому при инъекции раствора (особенно в мелкие пески) температура раствора должна быть в пределах 18—20° С;

Поэтому при содержании в песках глинистых частиц от 1 до 3% и карбонатов до 3% необходима предварительная обработка их раствором соляной кислоты 3— 5%-ной концентрации; при содержании карбонатов более 3% необходима предварительная обработка грунтов раствором щавелевой кислоты 2—6%-ной концентрации;

- прочность при сжатии закрепленного карбамидной смолой песка колеблется в пределах 1—5 МПа, что в основном зависит от концентрации смолы в растворе. Неразбавленный раствор смолы придает пескам прочность около 5 МПа, при разбавлении смолы в 1,5 раза (смола: вода=1 :0,5) /сж = 2,5 МПа; в 2 раза (1 : 1) оптимум /сж=1,5 МПа;

- песчаный грунт, закрепленный раствором оптимальной рецептуры, приобретает практическую водонепроницаемость. Например, песок, обработанный гелеобразующим раствором, снизил коэффициент фильтрации с 1,10-2 до 1, Ю-6 см/с ;

- образцы закрепленного песка лабораторного изготовления, помещенные на год в агрессивные   растворы соляной и серной кислот и сернокислого натрия ОД нормальной концентрации, оказались устойчивыми к агрессии.

По результатам теоретических и экспериментальных исследован можно сделать следующие основные выводы:

    Испытания на долговечность песков, закрепленных карбамидной смолой, на образцах лабораторного и натурного закрепления в кислых, щелочных и солевых растворах, проводимые в течение 6 лет, позволили определить границы агрессивности растворов по показателю рН.

Агрессивными по отношению к закрепленному грунту оказались растворы: кислые с рН<3 и щелочные с рН>13, т.е. в них образцы со временем разрушились. В растворах с рН в пределах 3—13 образцы не корродировали. Если учесть, что рН природных вод находится в пределах 6—8, можно считать закрепленный грунт практически долговечным;

- грунт, закрепленный  карбамидной   смолой,   морозостоек. Уменьшение прочности образцов после 15 циклов замораживания  находилось  в  пределах  допустимых норм.

В результате лабораторных и полевых работ выявилась одна особенность способа смолизации, заключающаяся в возможности закрепления им мелких песков с /(ф = 0,5—5 м/сут с повышенной прочностью до 4— 5МПа.

Способ смолизации рекомендуется для закрепления сухих и водонасыщенных песчаных грунтов, имеющих /Сф = 0,5—25 м/сут, с целью повышения несущей способности грунта в основании зданий и сооружений для проходки подземных выработок и устройства противо-фильтрационных завес и экранов.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

12544. Изучение адресации сети Интернет 149 KB
  Сети ЭВМ и ТК Лабораторная работа №1 Изучение адресации сети Интернет Цель работы: изучить адресацию сети Интернет Адресация сети Интернет В стеке протокола TCP/IP адресацию обеспечивает протокол IP. Согласно стандарту IP каждому хосту должно быть присвоено ун...
12545. Исследование протоколов IP-сетей 575.5 KB
  Лабораторная работа по курсу Вычислительные комплексы и сети Аппаратнопрограммные средства телекоммуникаций Исследование протоколов IPсетей Цель работы. Развитие практических навыков работы с протоколами стека ТСР/IP и исследование возможностей протоко...
12546. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОДНОСЛОЙНЫХ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ 826.5 KB
  ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА N1 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОДНОСЛОЙНЫХ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ СОДЕРЖАНИЕ Цель работы 3 Теоретические сведения 4 Опис
12547. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДВУСЛОЙНЫХ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ 1.15 MB
  ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА N2 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДВУСЛОЙНЫХ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ МЕТОДИЧЕСКОЕ РУКОВОДСТВО N СОДЕРЖАНИЕ Цель работы 3 Теоретические сведения 4 Описание лабораторного макета 36 Лабораторное задание 36 Порядок выпол...
12548. КОНСТРУКЦИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ ПОВЕРХНОСТНОГО МОНТАЖА ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ 14.46 MB
  ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5 КОНСТРУКЦИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ ПОВЕРХНОСТНОГО МОНТАЖА ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ МЕТОДИЧЕСКОЕ РУКОВОДСТВО СОДЕРЖАНИЕ Цель работы Теоретические сведения Описание лабораторного макета Лабораторное задание...
12549. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МНОГОСЛОЙНЫХ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ 1.11 MB
  ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА N3 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МНОГОСЛОЙНЫХ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ МЕТОДИЧЕСКОЕ РУКОВОДСТВО СОДЕРЖАНИЕ Цель работы3 Теоретические сведения4 Описание лабораторного макета58 Лабораторное задание 58 Порядок выполнения работы58 Треб...
12550. МЕТОДЫ И ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФОТОШАБЛОНОВ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ 1.31 MB
  ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА N4 МЕТОДЫ И ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФОТОШАБЛОНОВ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ МЕТОДИЧЕСКОЕ РУКОВОДСТВО СОДЕРЖАНИЕ Цель работы3 Теоретические сведения3 Контрольные вопросы18 Литература21 Лабораторное задание22 Порядок выполнения ла...
12551. ЗАКОНЫ И МЕТОДЫ ТЕРМОДИНАМИКИ ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ К ЛАБОРАТОРНОМУ ПРАКТИКУМУ 237 KB
  А.Э. Лойко К.И. Корякин Законы и методы термодинамики тестовые задания к лабораторному практикуму ЕкатеринбургУГТУ – УПИ2008 Авторы:А.Э. Лойко К.И. Корякин ЗАКОНЫ И МЕТОДЫ ТЕРМОДИНАМИКИ: тестовые задания к лабораторному практикуму / А.Э. Лойко...
12552. Измерение показателя адиабаты акустическим методом 469 KB
  Лабораторная работа №5т Измерение показателя адиабаты акустическим методом Введение Скорость звука может быть выражена через коэффициент адиабатной сжимаемости среды. Сжимаемость вычисляется через уравнение состояния. Следовательно опыты по измерению ско...