Compositions géosynthétiques et options pour le travail minier

Compositions géosynthétiques et options pour le travail minier

1 Géomembrane

Les projets de lixiviation en tas, les bassins d'évaporation, les résidus, etc. dans les opérations minières subissent souvent des charges très élevées et les géomembranes sont très couramment utilisées. L'utilisation de géomembranes dans les projets de lixiviation en tas représente plus de 40 % de toute la production de géomembranes. Les matières premières de la géomembrane sont le polyéthylène haute densité (HDPE), le polyéthylène linéaire basse densité (géomembrane LLDPE), le polyéthylène basse densité (géomembrane LDPE) \ chlorure de polyvinyle (géomembrane PVC), le polypropylène (géomembrane PP) et le caoutchouc EPDM (géomembrane EPDM). Cependant, les opérations minières choisissent principalement la géomembrane HDPE en raison de sa résistance chimique élevée et de ses propriétés physiques. Les épaisseurs supérieures ou égales à 0,75 mm (30 mils), comme la France et l'Allemagne, considèrent des géomembranes polymères de 1 mm (40 mils). En plus des caractéristiques de la géomembrane, d'autres problèmes de conception doivent être pris en compte, tels que l'effet d'une contrainte élevée, le type de fondation et les matériaux de placement au-dessous et au-dessus de la géomembrane.

Foundation conditions should be firm to minimize settlement over the life of the facility. Otherwise, the geomembrane will be stressed and overstretched, resulting in damage to the geomembrane. The subgrade surface shall provide a smooth, flat, firm, indomitable base for the geomembrane, with no sudden, sharp, or sudden changes or grade breaks that would tear or damage the geomembrane, and no loose rock fragments (>10 mm ou 0,4 pouce) )), des bâtons, des objets pointus ou des débris de toute nature. S'il y a des objets tranchants, des débris ou du gravier, etc., un tissu non tissé de protection est nécessaire pour empêcher la géomembrane d'être percée.

Dans l'industrie minière, il n'y a pas de réglementation spécifique pour les applications de barrière, de sorte que l'épaisseur du revêtement est généralement choisie en fonction de l'expérience, de la charge de minerai prévue, de la taille des particules du matériau placé au-dessus de la géomembrane et du matériau en dessous. En raison de la résistance chimique typique requise pour les géomembranes, le PEHD est utilisé dans la plupart des cas. Le PEHD est utilisé dans :

exposition aux rayons ultraviolets

Haute résistance chimique requise

Durée de vie utile à long terme prévue

La fissuration sous contrainte élevée est importante (généralement importante pour le HDPE)

Une bonne résistance à l'oxydation thermique est requise

Nécessite une résistance élevée à la perforation

Des propriétés mécaniques élevées sont importantes.

Due to the expected service life of geomembranes (>>100 ans), les exigences relatives aux systèmes de revêtement de base des décharges exigent généralement une déformation maximale de 0,25 %. Dans les applications minières, des durées de vie plus courtes peuvent survenir, de sorte que des déflexions plus élevées (mais inférieures à 1,5 %) peuvent être acceptables. Un aspect clé dans la détermination des performances à long terme est également la température du liquide sur la géomembrane.

2 revêtement d'argile géosynthétique

Les revêtements d'argile géosynthétiques et les barrières géosynthétiques d'argile multi-composants appartiennent au groupe des barrières d'argile géosynthétiques, définies comme suit :

Barrière d'argile géosynthétique : Une structure assemblée en usine d'un matériau géosynthétique, sous forme de feuilles, dans laquelle la fonction de barrière est assurée par l'argile.

Revêtement d'argile géosynthétique (GCL) : une barrière géosynthétique assemblée en usine constituée d'argile soutenue par un géotextile maintenu par aiguilletage, couture ou adhésifs chimiques.

Barrière géosynthétique en argile multicomposant (MGCL) : revêtement en argile ou en argile géosynthétique (GCL) avec une barrière en asphalte, en polymère ou en métal attachée qui réduit la conductivité hydraulique ou protège le noyau d'argile, ou les deux.

Le GBR-C est utilisé dans les applications minières telles que les installations de lixiviation en tas, les bassins d'évaporation ou les bassins de résidus, le confinement des solutions de traitement, le confinement des eaux pluviales, les bassins de traitement des eaux usées, les fermetures et le recyclage.

Les conditions environnementales difficiles mettent les ingénieurs au défi de concevoir de tels projets. Dans certaines applications, le système de revêtement peut nécessiter un système de revêtement composite avec une géomembrane ou un GCL multicomposant. En raison des avantages qu'offrent les GCL, ils sont de plus en plus considérés comme une alternative aux revêtements d'argile compactée dans les applications minières et, dans certains cas, les MGCL peuvent remplacer les géomembranes. Certains des avantages de GCL sont :

Rembourrage et installation économiques

Facile à installer dans la plupart des conditions météorologiques

Barrière efficace, en particulier sous des charges normales élevées

Cependant, les concepteurs doivent tenir compte des conditions spécifiques au site (matériau du sol)

3 Géotextiles non tissés

En tant que séparateur, les géotextiles sont utilisés pour empêcher les couches de sol adjacentes ou les matériaux de remblai de se mélanger les uns aux autres. Dans les applications de filtration, les géotextiles non tissés sont utilisés pour retenir les particules de sol tout en permettant aux liquides de passer à travers le média filtrant.

Les non-tissés aiguilletés (liés mécaniquement) sont des géotextiles robustes capables de résister à des conditions d'installation difficiles et à des charges de construction difficiles. Leurs propriétés uniques de flexibilité et d'allongement se combinent pour fournir une résistance élevée à la perforation sans sacrifier les performances de filtration. Lorsqu'ils sont correctement sélectionnés, les non-tissés aiguilletés peuvent fournir une excellente filtration à long terme et atteindre des angles de frottement interfaciaux élevés.

Dans les applications minières, les géotextiles sont largement utilisés pour protéger les barrières géomembranes des perforations et des déformations inacceptables.

4 Système de drainage géosynthétique

4 Système de drainage géosynthétique

Le drainage dans les tapis de lixiviation en tas est important pour la récupération des métaux, la stabilité et le contrôle des déversements. Quel que soit le type de matériau de drainage choisi (granulats ou géosynthétique), la couche de drainage liquide au fond de la plate-forme de lixiviation en tas doit répondre aux exigences suivantes :

Le liquide doit pouvoir s'écouler dans la couche de drainage sans créer de tête dans le tampon de lixiviation en tas

Perméabilité à l'eau suffisante à long terme dans la couche de drainage avec une pente aussi faible que possible sur le système de revêtement

Système durable pour le drainage de la durée de vie du tampon de lixiviation en tas (compatibilité chimique)

Résister aux charges de compression (long terme et court terme)

Répond aux exigences de stabilité au cisaillement

Éviter d'endommager le système de doublure

Alors que la plupart des tapis de lixiviation en tas sont recouverts d'agrégats comme matériau de drainage (généralement plus de 0.5 m de gravier concassé (10 mm à 50 mm)), les couches de drainage géosynthétiques sont désormais de plus en plus utilisées comme alternative aux systèmes de drainage de gravier traditionnels Taste.

Les systèmes de drainage géosynthétiques sont définis comme : Un produit préfabriqué tridimensionnel en matières premières synthétiques, constitué d'une couche de drainage (noyau), recouverte dans la plupart des cas d'au moins un filtre géotextile pour la distribution de liquide et/ou de vapeur.

Une autre application des systèmes de drainage géosynthétiques est un système de détection de lixiviat entre deux revêtements de barrière, comme entre deux barrières géosynthétiques polymères.

Pour qu'un système de drainage géosynthétique soit équivalent à une couche de drainage minéral telle qu'une dalle de lixiviation en tas ou la surpasse, les tests de performance doivent être suffisants pour démontrer sa performance à long terme. Celles-ci doivent inclure les performances de filtration des filtres géotextiles, les performances de compression à long terme des systèmes de drainage géosynthétiques sous chargement sur le terrain, les niveaux à long terme (écoulement/perméabilité dans le plan) et d'autres exigences spécifiques au site telles que le comportement au cisaillement interfacial ou la résistance à la perforation .

Au cours du processus d'évaluation et de sélection, l'ingénieur concepteur choisira souvent entre une couche de drainage minéral et un système de drainage géosynthétique. Les ingénieurs connaissent mieux les matériaux minéraux et surveillent le potentiel des systèmes de drainage géosynthétiques. Cependant, les inconvénients pouvant résulter de l'utilisation de couches de drainage minérales sont souvent surveillés. Placer ce type de matériau directement sur la géomembrane peut provoquer une contrainte de perforation et peut avoir endommagé la géomembrane lors de la mise en place. Le stress de la fourrure peut se produire lors du chargement des tampons de lixiviation en tas, en particulier lorsqu'aucune couche de protection ou une couche de protection insuffisante n'est utilisée. Le placement des coutures de drainage prend également du temps et ralentit l'exploitation minière globale. D'autre part, les systèmes de drainage géosynthétiques présentent de nombreux avantages. Facilité d'installation, en particulier sur les pentes, propriétés constantes des matériaux, installation plus rapide, résistance à la perforation et couches de drainage se combinent pour réduire les coûts dans de nombreux cas.

Les autres avantages de l'utilisation d'un système de drainage géosynthétique sont :

Voie d'écoulement à grand volume pour les fluides

Coûts d'installation et de matériaux généralement inférieurs, donc une alternative rentable aux matériaux de drainage minéraux

Installation facile et rapide grâce à son faible poids

5 Géogrille renforcée

Dans l'exploitation minière, les applications de géogrille comprennent le renforcement et la stabilisation de la base, le renforcement des pentes et des murs de soutènement et le renforcement des morts-terrains des bassins de résidus. Dans les situations où la capacité portante du sol est insuffisante ou les propriétés de cisaillement sont trop faibles pour se stabiliser sous les inclinaisons ou les charges de pente prévues, le renforcement de la géogrille aide à combler les vides pour une stabilité et une sécurité adéquates.

La structure de la géogrille doit fournir des trous rigides. Cela affecte la capacité de confinement latéral des agrégats qui s'imbriquent dans les pores. Plus la stabilité de la taille des pores de la géogrille est grande, meilleure est la retenue latérale qu'elle offre au matériau granulaire. L'interaction avec les granulats est l'un des principes fondamentaux du renforcement des géogrilles. Grâce au mécanisme de verrouillage, la géogrille absorbe les contraintes du sol et augmente la sécurité et la facilité d'entretien.

Afin d'absorber les contraintes de manière optimale, les géogrilles doivent fournir une résistance élevée à de faibles contraintes. Plus le module de traction à faible déformation est élevé, plus la déformation et la déformation ultime développées dans la structure sont faibles. La résistance à la traction ultime affecte le niveau de résistance à la traction disponible à faible déformation, et une augmentation de la résistance ultime entraîne le même taux d'augmentation à faible déformation.

Dans les structures qui utilisent des géogrilles pour fournir une stabilité et une sécurité adéquates, telles que déterminées par l'analyse structurelle, la performance à long terme du produit devient décisive. Différentes matières premières et procédés de fabrication affectent des propriétés telles que le comportement au fluage, la résistance aux dommages de l'installation et les effets chimiques/biologiques. Ces valeurs affectent directement la résistance de conception à long terme du produit considéré dans l'analyse de stabilité. Les produits ayant la même résistance ultime diffèrent souvent dans la résistance de conception à long terme qu'ils produisent.