СМИ о нас:
Журнал Гидротехника. 2022. № 4. С. 58–61.
Антон Владимирович Легонцев, Сергей Николаевич Долгих (Институт «Якутнипроалмаз» АК «АЛРОСА» (ПАО), Мирный, Россия)
Условия строительства на вечномерзлых грунтах диктуют необходимость особо тщательного выбора технологий, которые обеспечат надежную и безопасную эксплуатацию сооружений как в техническом, так и в экологическом аспектах. Опыт проектирования и строительства сооружений горнодобывающих комплексов в криолитозоне показывает эффективность применения геосинтетических материалов. Так, они были успешно использованы на месторождениях Накынского кимберлитового поля (включая месторождение «Майское»), расположенных в Республике Саха в бассейне на участке среднего течения р. Мархи и в междуречье ее левых притоков рр. Хання и Накын.
Климатическая характеристика района
Рассматриваемый район входит в территорию Нюрбинского улуса, находится в 205 км северозападнее г. Нюрбы, в 320 км северо-восточнее г. Мирного, на левом берегу р. Мархи, в междуречье р. Хання и Накын.
Климат района резко континентальный с холодной продолжительной зимой и коротким теплым летом, с большой амплитудой колебаний температур и кратковременностью переходных периодов. Среднегодовая температура воздуха за многолетний период составляет –12,1 °C (данные метеостанции Эйк). Самый холодный месяц — январь, со средней месячной температурой –37,3 °C. Самый теплый месяц — июль, со средней месячной температурой 14,6 °C. Среднее количество осадков по району составляет 246 мм в год. В период с апреля по октябрь выпадает 218 мм осадков, а с ноября по март — 28 мм. По данным метеостанции Нюрба, большая доля (63%) осадков выпадает в виде дождей, треть объема садков (30%) — в виде снега.
Защита карьера от водопритоков
Карьер на месторождении «Майское» располагается в пойме ручья Дяхтар-Юряге. Для его защиты от водопритоков проектом предусматриваются: карьерный водоотлив, строительство руслоотводного канала с северо-западной стороны карьера, русло направляющего и защитного земляных валов.
Руслоотводной канал
Канал предназначен для отведения ручья Дяхтар-Юряге за пределы горных работ, перехвата поверхностного стока с водосборной площади. Максимальный расход поверхностных вод 5-процентной обеспеченности для канала составляет 24,38 м3/с. При пропуске расчетного расхода максимальное наполнение водой в канале составит 1,94 м, максимальная скорость потока 1,27 м/с.
Грунты выемки складируются вдоль борта канала со стороны карьера, а также используются в качестве насыпи руслонаправляющего и защитного валов на входе и выходе руслоотводного канала.
Основные параметры руслоотводного канала: длина трассы 1570,0 м; средний уклон 0,001; ширина по дну 6 м; заложение откосов 1:2; максимальная глубина 8,23 м; средняя глубина 4,41 м; объем выемки 283,7 тыс. м3.
Руслоотводной канал проходит в мерзлых льдистых грунтах, представленных песками и суглинками. Для защиты канала были рассмотрены следующие варианты его укрепления:
1) Укрепление канала пространственной георешеткой, заполненной щебнем (ТУ 224600256910-145-2011).
2) Устройство канала из металлических гофрированных конструкций.
3) Укрепление канала гибким бетонным полотном (СТО 56910145-025-2017).
На основании технико-экономического сравнения вариантов и оценки рисков возможного затопления карьера в качестве укрепления канала выбран вариант укрепления пространственной георешеткой (ТУ 2246–002–56910145–2011) высотой 150 мм, заполненной щебнем фр. 20–70 мм.
Для защиты многолетнемерзлых грунтов основания от оттаивания ниже конструкции крепления канала проектом предусмотрен теплоизоляционный слой из песка толщиной 1,2 м (толщина слоя определялась теплотехническим расчетом). С целью обеспечения наибольшей водонепроницаемости и надежности в сложных инженерных условиях производства работ принято решение поверх песка выполнить гидроизоляцию основания канала бентонитовыми матами (СТО 30478650–006–2014). Грунты выемки канала используются в качестве насыпи руслонаправляющего и защитного валов, излишние объемы складируются в виде кавальеров вдоль канала со стороны карьера на расстоянии 10 м от кромки выемки. По слою бентонитового мата для избежания преждевременной гидратации материала выполняется защитный слой песка с коэффициентом уплотнения 0,95 м и толщиной 0,3 м.
Для перенаправления потока воды из ручья Дяхтар-Юряге в руслоотводной канал и защиты карьера «Майский» от затопления проектом предусмотрен руслонаправляющий вал, по гребню которого устраивается проезд от автомобильной дороги «карьер Майский — карьер Ботуобинский» к руслоотводному каналу. Основные параметры руслонаправляющего вала: ширина по гребню 40 м; заложение откосов 1:2; средняя высота насыпи в русле 2,4 м; объем насыпи 35,5 тыс. м3.
Для предотвращения затопления карьера «Майский» при возвращении воды в естественное русло из руслоотводного канала предусматривается строительство защитного вала. По гребню вала устраивается проезд от автомобильной дороги «карьер Майский — склад потенциально плодородного грунта (ППГ)» к руслоотводному каналу. Основные параметры защитного вала: ширина по гребню 40 м; заложение откосов 1:2; средняя высота насыпи в русле 2,3 м; объем насыпи 112,8 тыс. м3.
Укрепление откосов и дна канала выполняется георешеткой геотехнической (ТУ 2246–002–56910145–2011), заполненной щебнем, на подстилающем слое из двух слоев полотна нетканого «Канвалан МФ 30» (СТО 8397–007–69093357–2013). В соответствии с ОДМ 218.3.032–2013, георешетка фиксируется анкерами длиной 1,2 м и шагом 0,75.0,75 м — с целью предотвращения всплытия и разрушения на всем протяжении канала и в яме размыва. Установка анкеров из-за особенностей проектной конструкции основания канала выполняется с проколом гидроизоляционного слоя из бентонитовых матов. Способность бентонитовых матов самозалечивать мелкие повреждения позволяет выполнить данные конструктивные решения без нарушения гидроизоляции.
Для гашения энергии воды на выходе из канала устраивается плавно расширяющийся участок, ширина по дну которого изменяется с 6 до 19 м на расстоянии 50 м, переходящий в яму размыва глубиной 4 м. Конструкция крепления выходного участка канала и ямы размыва такая же, как на основном участке канала.
Вдоль канала проектом предусмотрены проезды для возможности осмотра канала, проведения работ по подготовке к пропуску паводка и ремонта. Конструкция покрытия проездов состоит из щебня толщиной 0,2 м. Щебень укладывается по слою георешетки дорожной РД‑100 (СТО 30478650–001–2012), выполненной из полиэтилена низкого давления и стальной углеродистой пружинной проволоки, что позволило снизить толщину покрытия без уменьшения прочности конструкции проездов и их надежности. Георешетка РД‑100 располагается на подстилающем слое из двух слоев полотна нетканого «Канвалан МФ 30» и песка толщиной 0,3 м.
Выводы
Современные геосинтетические материалы решают сложные задачи, возникающие при проектировании сооружений в условиях вечной мерзлоты.
Использованный конструктив по расчетам позволяет сохранить мерзлоту в основании канала в период жизненного цикла карьера, существенно повышает надежность сооружения и снижает риски затопления.
Укрепление канала пространственной георешеткой, заполненной щебнем, обеспечивает надежную защиту от размыва потоком воды со значительными скоростями.
Конструкция гидроизоляции и укрепления канала позволяет работать в зимнее время при отрицательных температурах до минус 40 °C.
