Аналоги геомембран — «сверхэкология» для Северных условий

Российская Федерация — несомненный лидер по разведанным запасам полезных ископаемых. Недропользователи всё больше интересуются северными территориями, богатыми цветными, редкоземельными и чёрными металлами, углём.

Сложные климатические условия и отсутствие капитальной инфраструктуры, в свою очередь, заставляют разрабатывать и внедрять более эффективные технические решения, которые сократят капитальные затраты и минимизируют экологический ущерб северной природе.

Природоохранные сооружения добывающей и перерабатывающей отраслей, как правило, представлены различными гидротехническими сооружениями: хвостохранилищами, шламонакопителями, отстойниками, водоёмами оборотной воды и др. Для защиты почв и грунтовых вод от негативного воздействия в них применяются материалы с низкой проницаемостью.

Например, полимерные мембраны, повсеместно используемые для устройства противофильтрационных экранов, в условиях Севера зачастую утрачивают большую часть своих технологических преимуществ: теряют гибкость и эластичность при монтаже, требуют устройства тепляков при сварке.

Несоблюдение технологии и требований при укладке мембран зачастую приводит к сокращению срока службы изолируемых объектов, росту капитальных затрат и издержек на ремонты и, в конечном итоге, к увеличению стоимости выпускаемой продукции, экологическим рискам, аварийным ситуациям и внушительным затратам на их ликвидацию.

Бентонитовые маты — это современный технологичный материал, который является функциональным аналогом геомембран и при этом не имеет указанных выше недостатков ввиду отличного от геомембран генеза.

Бентонитовый мат представляет собой гибкое геотекстильное полотно, образованное соединением в трёхмерный каркас тканого и нетканого геотекстиля способом иглопробивания, с инкапсулированной в нём природной бентонитовой глиной в виде гранул определённого гранулометрического состава.

Он отличается эффектом «самозалечивания» — это процесс регенерации повреждений, обусловленный гидрофильностью бентонита и некоторой подвижностью образующегося при гидратации бентонитового геля.

Бентонитовый гель — структурированная система, состоящая из слоистого алюмосиликата — монтморрилонита и заключённых в его слоистой структуре молекул воды. Наличие трёхмерной структуры сообщает гелю отдельные механические свойства твёрдых тел: отсутствие текучести, способность сохранять форму, относительную прочность и способность к деформации (пластичность и упругость).

Другими особенностями бентонитовых матов и их монтажа являются:

• отсутствие необходимости в специализированном оборудовании и аттестованных специалистах для сварки полотен;
• возможность монтажа при умеренном ветре и осадках, при низких (до -70 °С) температурах окружающей среды;
• допустимость передвижения по материалу грузоподъёмной техники на пневмоходу;
• незначительные температурные деформации (относительное удлинение);
• длительность срока службы (сопоставим со сроком службы защищаемого сооружения и неограниченными циклами «замораживание — оттаивание» и «гидратация — дегидратация»);
• возможность укладки на замёрзшее основание с учётом его стабильности при оттаивании.

Основным критерием для применения бентонитовых матов в объектах добывающей промышленности является наличие плотного основания и возможности укладки защитно-пригрузочного слоя дисперсным материалом толщиной не менее 30 см, с фракцией частиц не более 15 мм, для обеспечения достаточного удельного давления на бентонитовый мат. В качестве такого слоя могут быть применены местные грунты или сами отходы.

Выполнение изоляции на данных объектах с применением мембраны повлекло бы за собой необходимость использования нетканого геотекстиля плотностью не менее 300 г/м2 в качестве подстилающего и защитного слоёв, перенос монтажа на период с приемлемыми температурными условиями, поиск оборудования для сварки и контроля её качества.

Кроме того, в российских и зарубежных объектах добывающей промышленности для защиты и укрепления грунтовых поверхностей объектов в качестве материала для восстановления бетонных и кирпичных конструкций всё чаще находит применение инновационный геотекстильный материал — бетонный мат.

Материал состоит из двух слоёв текстильного полотна с прослойкой из сухой цементно-минеральной смеси. Эти слои соединены между собой волокнами. После гидратации цементная смесь твердеет, образуя прочный слой бетона, армированный волокнами геотекстиля.

Бетонные маты выступают альтернативой торкрет-бетону. Особенности применения этого материала таковы:

• возможность изоляции любых поверхностей, в том числе сложных криволинейных;
• отсутствие необходимости специальной подготовки поверхности;
• высокая скорость проведения монтажных работ;
• отсутствие необходимости в специально обученном персонале и специальной технике (применяются общедоступные средства).

Обязательной процедурой при укладке бетонных матов является увлажнение материала водой после монтажа в количестве 1/2 массы мата. Увлажнение может производится как пресной, так и минерализованной водой.

Таким образом, в условиях Крайнего Севера применение высокотехнологичные бентонитовых матов, бетонных матов, по сравнению с традиционными материалами и решениями, более эффективно, а, в определённых случаях, безальтернативно.

Текст: пресс-служба ООО «БентИзол»