Способ применения габионных конструкций для увеличения вместимости техногенной емкости
Владельцы патента RU 2791062:
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский университет науки и технологий" (RU)
Изобретение одновременно относится к горной промышленности и к техническому этапу рекультивации при реализации мероприятий по формированию и увеличению вместимости техногенных емкостей для складирования отходов переработки твердых полезных ископаемых. Техническая задача заключается в увеличении вместимости техногенных емкостей с обеспечением устойчивости откосов отвалов и хвостохранилищ, при одновременном увеличении высоты данных горнотехнических сооружений. Способ включает создание подпорных габионных стен при формировании и возведении конструкций верхового откоса ограждающей дамбы. Ограждающие дамбы формируют на созданной временной площадке, где материалами скальных пород плотностью не менее 1750 кг/м3 наполняют габионные конструкции коробчатого типа, с обеспечением пористости n=0,2-0,4. При создании подпорных габионных стен высотой, не превышающей 8 м, габионная конструкция монтируется слоями, с соединением каждого последующего слоя с предыдущим и закреплением нижнего слоя габионов к основанию стержнями. При создании подпорных габионных стен высотой более 8 м предусматривают промежуточные бермы, с делением ограждающей дамбы техногенной емкости на ярусы с уменьшением ширины нижнего основания каждого вышележащего яруса габионной конструкции для обеспечения возможности возведения горнотехнических сооружений высотой до 50 м. Техническим результатом изобретения является повышение вместимости техногенной емкости путем увеличения угла верхового откоса ограждающей дамбы за счет предлагаемой габионной конструкции, которая позволяет увеличить угол верхового откоса с 35 до 90°, что позволяет сократить площадь нарушенных земель, занимаемых горнотехническими сооружениями. Технический результат достигается порядком и последовательностью выполняемых действий по формированию габионной подпорной стены, с заданными параметрами и последующей отсыпкой отвалов в пределах контура техногенной емкости. 2 ил.
Изобретение одновременно относится к горной промышленности и к техническому этапу рекультивации при реализации мероприятий по формированию и увеличению вместимости техногенных емкостей для складирования отходов переработки твердых полезных ископаемых.
Известен способ создания системы укрепления откосов в строительстве (RU Патент №113 278, E02D 17/20, от 10.02.2012), содержащей соединенные между собой габионы, формирующие вертикальную стену. Габионы выполнены в виде проволочных сетчатых каркасов, заполненных дисперсным материалом, преимущественно щебнем из твердых пород, фракцией не менее размеров ячейки габионной сетки. Недостатком данного способа является создание габионной стены не большой высоты, что не позволяет в условиях горной промышленности обеспечить прироста приемной емкости, за счет увеличения углов откосов отвалов и хвостохранилищ, а также их высоты.
Известным прототипом является способ создания конструкции из габионов для укрепления берегового откоса (RU Патент №2 704 277, Е02В 3/12, от 25.10.2019), содержащей скрепленные между собой сетчатые металлические цилиндры наполненные камнями, уложенные на откосе в поперечном относительно потока направлении, образующие закрепленную берегоукрепительную конструкцию. Конструкция вблизи откоса берега закрепляется с помощью распределительных труб и свай.
Недостатками данного способа являются:
1) применение только цилиндрических габионных конструкций;
2) предлагаемый способ крепление габиона к откосу берега не обеспечивает их надежность в процессе эксплуатации;
3) применение данного варианта конструкции невозможно при формировании горнотехнических сооружений;
4) применение исключительно на объектах не имеющих большую высоту.
Техническая задача заключается в увеличении вместимости техногенных емкостей с обеспечением устойчивости откосов отвалов и хвостохранилищ, при одновременном увеличении высоты данных горнотехнических сооружений.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышения вместимости техногенной емкости путем увеличения угла верхового откоса ограждающей дамбы за счет предлагаемой габионной конструкции, которая позволяет увеличить угол верхового откоса с 35 до 90 градусов, что позволяет сократить площадь нарушенных земель, занимаемых горнотехническими сооружениями. Технический результат достигается порядком и последовательностью выполняемых действий по формированию габионной подпорной стены, с заданными параметрами и последующей отсыпкой отвалов в пределах контура техногенной емкости.
Сущность предлагаемого способа поясняется чертежами, где:
Фиг. 1 - Конструкция подпорной габионной стены ограждающей дамбы техногенной емкости (а - дамба сформирована из рыхлых пород вскрыши; б - дамба сформирована из скальных пород вскрыши): 1 - ограждающая дамба из рыхлых пород; 2 - слой из габионов; 3 - стержни крепления; 4 - сетчатые каркасы; 5 - ограждающая дамба из скальных пород.
Фиг. 2 - Конструкция подпорной габионной стены ограждающей дамбы высотой 50 м: 6 - промежуточные бермы; 7 - ярус ограждающей дамбы.
Способ осуществляется следующим образом.
Способ включает создание подпорных габионных стен по внутреннему периметру ограждающей дамбы техногенной емкости, с целью увеличения ее вместимости в процессе формирования. Для этого на этапе ведения открытых горных работ, формирование ограждающей дамбы осуществляется за счет создания временной площадки для размещения вскрышных пород, с целью их дальнейшего использования при монтаже конструкций. Требуемая средняя плотность скального материала для габионных конструкций должна быть не менее 2300 кг/м3. Укладка камня в габион должна обеспечивать насыпную плотность каменного материала не менее 1750 кг/м3 с пористостью n=0,2-0,4. При строительстве также необходимо учитывать частичное самоуплотнение материала, в каркасе габиона под действием вертикальных нагрузок, для этого объем скального материала следует увеличивать на 5% сверх расчетного объема.
Максимальный размер куска скальной породы для коробчатых габионов следует принимать не более 250 мм. Высота массивно-объемных габионных стен не превышающая 7-8 м, имеет угол верхового откоса 90 градусов, что способствует увеличению вместимости техногенной емкости до 25% (Фиг. 1). Для создания габионной стены предусматривается применение габионов коробчатого типа размером 4×1×1 м. При формировании ограждающей дамбы из рыхлых(1) и скальных пород (5), габионная конструкция монтируется слоями (2), высотой 1 м. Нижний слой габионов закрепляются в массиве забитыми по углам стержнями (3). Ширина каждого слоя равна 3-5 м. Каждый последующий слой проволочных сетчатых каркасов (4) соединяется с предыдущим.
При формировании подпорной стены высотой более 8 м с целью обеспечения требуемого коэффициента запаса устойчивости необходимо предусматривать промежуточные бермы (6), шириной ≥3 м (Фиг. 2).
Ограждающая дамба техногенной емкости в данном случае делиться на ярусы (7), при этом ширина нижнего основания каждого вышележащего яруса уменьшается на ширину равную ширине трех габионов.
Предложенный способ отличается от прототипа возможностью применения при формировании горнотехнических сооружений, в виде техногенной емкости, с целью повышения ее вместимости за счет увеличения угла верхового откоса ограждающей дамбы, что дополнительно позволит сократить площади земель нарушенных при добыче и переработки твердых полезных ископаемых.
Способ применения габионных конструкций для увеличения вместимости техногенной емкости, включающий создание подпорных габионных стен при формировании и возведении конструкций верхового откоса ограждающей дамбы, отличающийся тем, что ограждающие дамбы формируют на созданной временной площадке, где материалами скальных пород плотностью не менее 1750 кг/м3 наполняют габионные конструкции коробчатого типа, обеспечивая пористости n=0,2-0,4, причем при создании подпорных габионных стен высотой, не превышающей 8 м, габионная конструкция монтируется слоями, с соединением каждого последующего слоя с предыдущим и закреплением нижнего слоя габионов к основанию стержнями, при создании подпорных габионных стен высотой более 8 м предусматривают промежуточные бермы, с делением ограждающей дамбы техногенной емкости на ярусы с уменьшением ширины нижнего основания каждого вышележащего яруса габионной конструкции для обеспечения возможности возведения горнотехнических сооружений высотой до 50 м.
