Wie wählt man eine Geomembran für ein Bergbauprojekt aus?

Geomembranen sind kein beliebtes Material, da ihnen die Robustheit von Beton oder der Glanz von Stahl fehlt. Dennoch lauert sie tief in den Fundamenten der menschlichen Zivilisation. Geomembranen, die „Meisterin der Membranen“ der modernen Technik, nutzen ihre biegsame, aber widerstandsfähige Natur, um einen undurchdringlichen Schutz vor der Welt unter unseren Füßen zu errichten. Wenn ein Projekt auf ein Leck stößt, entfaltet sie ihre schützende Kraft und wirkt wie ein Schutzzauber, um verborgene Gefahren zu beseitigen.

Im Bergbau sind Umweltsicherheit und -schutz keine Option; sie sind lebenswichtig. Vergleicht man eine Mine mit einem Riesen, dann ist die Geomembran das unsichtbare, aber lebenswichtige „Schutznetz“ darunter – sie fängt Luftverschmutzung still und leise ein und verhindert Erosion, wird aber häufig übersehen. Die Wahl der falschen Membran kann hohe Geldstrafen, Umweltkatastrophen oder sogar die Schließung einer Mine nach sich ziehen.

Wie wählt man die am besten geeignete Geomembran für den Bergbau aus? Dies ist nicht nur eine technische Frage; es ist eine Entscheidung, die Verantwortung und Weisheit erfordert.

1. Was ist eine Geomembran für den Bergbau?

Geomembranen werden durch Blasformen von Polyethylenharz mit einem bestimmten Anteil an Ruß-Masterbatch, Alterungsschutzmitteln, Antioxidantien, UV-Absorbern, Stabilisatoren usw. hergestellt. Es handelt sich um ein neues wasserabweisendes Baumaterial, das als Sicker- und Feuchtigkeitsschutz dient. Geomembranen aus Polyethylen hoher Dichte sind ein neuartiges Sicker- und Korrosionsschutzmaterial und werden in einer Vielzahl von Anwendungen mit Sicker- und Korrosionsschutzanforderungen eingesetzt.

Es wird hochwertiges Polyethylen-Neuharz mit hoher Dichte verwendet, dessen Hauptbestandteile 97,5 % HDPE, ca. 2,5 % Ruß, Spuren von Antioxidantien und Wärmestabilisatoren, Alterungsschutzmittel und UV-Absorber sind. Es werden keine weiteren Additive, Füllstoffe oder Expander verwendet. Die Herstellung erfolgt im Dreischicht-Coextrusionsverfahren. Das verwendete Harz ist ein Neuharz aus Polyethylen, das speziell für die Anwendung von biegsamen Anti-Sicker-Membranen entwickelt und formuliert wurde. Die Ergebnisse von Expertentests auf der Website zum Bau von Anti-Sicker-Membranen zeigen, dass die Leistungsindikatoren von HDPE-Anti-Sicker-Membranen GRI-GM13 erreicht oder übertroffen haben.

2. Hauptmerkmale und Leistung von Geomembranen für den Bergbau

2.1 Extrem niedrige Permeabilität

Dies ist seine wichtigste Eigenschaft, da es einen außerordentlich niedrigen Permeabilitätskoeffizienten (typischerweise viel weniger als 10⁻¹¹ cm/s) aufweist und das Eindringen von Wasser, Dampf und Chemikalien wirksam verhindert.

2.2 Chemische Korrosionsbeständigkeit

Es ist beständig gegen eine Reihe von Säuren, Basen, Salzen und natürlichen Lösungsmitteln und eignet sich für den Einsatz in einer Reihe von anspruchsvollen Umgebungen, wie beispielsweise Mülldeponien und Abwasseraufbereitungstanks.

2.3 Hervorragende mechanische Eigenschaften

Dank der hohen Zugfestigkeit, Reißfestigkeit und Durchstoßfestigkeit ist es in der Lage, bei der Verwendung starken Baukräften und einer Verformung des Untergrunds standzuhalten.

2.4 Hohe Haltbarkeit

Bei der Herstellung werden UV- und Anti-Aging-Wirkstoffe eingesetzt, die eine lange Lebensdauer auch im Außenbereich (über Jahrzehnte oder sogar Jahrhunderte) gewährleisten.

2.5 Schweißbarkeit

Mithilfe spezieller Schweißgeräte können einzelne Geomembranrollen zu einer vollständigen, nahtlosen Struktur zusammengeschweißt werden, wodurch die Integrität des Sickerschutzsystems gewährleistet wird.

3. Warum benötigen Bergwerke Geomembranen für den Bergbau?

3.1 Bergwerke stehen vor extrem harten Umweltherausforderungen:

Korrosion durch saures Abwasser: Aus Erzen austretende starke Säuren und Basen können gewöhnliche Materialien leicht auflösen.

Eindringen von Schwermetallen: Giftstoffe wie Blei, Arsen und Quecksilber können dauerhafte ökologische Schäden verursachen, wenn sie in den Boden sickern.

Verhinderung von Lecks an Haldenlaugungsstandorten: Ein Leck während des Haldenlaugungsprozesses führt zu erheblichen Verlusten an Edelmetalllösungen und verunreinigt umliegende Wasserquellen.

Stabilität von Absetzbecken: Angesichts der Gefahr eines Dammbruchs ist eine undurchlässige Schicht die letzte Verteidigungslinie.

3.2 Berücksichtigen Sie bei der Auswahl einer Geomembran für die Behandlung von Rückständen die folgenden Faktoren:

- UV-Beständigkeit

- Beständigkeit gegen umweltbedingte Spannungsrisse

- Chemische Beständigkeit

- Mindestdicke

- Hoher Temperaturbeständigkeitsbereich  

- Projekthaltbarkeit.

Beim Verlegen von HDPE-Geomembranen in Absetzbecken oder Schlackenhalden sollten die Nähte im gesamten Anti-Sickersystem der HDPE-Auskleidung parallel zur maximalen Zehenlinie, d. h. entlang des Gefälles, ausgerichtet sein. Beim Verlegen von Geomembranen sollte die Anzahl der Schweißnähte minimiert werden, um den Rohstoffverbrauch zu minimieren und gleichzeitig die Qualität zu gewährleisten. Dies erleichtert auch die Qualitätssicherung.

Generell sollten Nahtlängen in Ecken und verformten Bereichen minimiert werden. Sofern nicht anders angegeben, sollten Schweißnähte im Umkreis von 1,5 Metern um die obere Böschung oder in Spannungskonzentrationsbereichen bei Böschungen über 1:6 vermieden werden. Bei der Verlegung von HDPE-Geomembranen sollten künstliche Falten vermieden und die Geomembran bei niedrigen Temperaturen gedehnt und möglichst flach verlegt werden.

4. Detaillierte Anwendungsszenarien von Geomembranen für den Bergbau

4.1 Geomembranen für den Bergbau - Umweltschutztechnik

Dies ist die am weitesten verbreitete und anspruchsvollste Anwendung für HDPE-Membranen. Sie werden hauptsächlich zum Errichten von Barrieren verwendet, um die Ausbreitung von Schadstoffen zu verhindern.

4.1.1 Deponien

Boden-Anti-Sickerwasser-Auskleidungssystem: Dies ist eine klassische Anwendung von Geomembranen. HDPE-Geomembranfolien (typischerweise 1,5–2,0 mm dick) werden am Boden und an den Hängen der Deponie verlegt und bilden mit Materialien wie Bentonitmatten (GCL) eine Verbundauskleidung, um Deponiesickerwasser vollständig vor der Verunreinigung von Boden und Grundwasser zu schützen.

Endgültiges Abdeckungssystem: Nach der Abdichtung der Deponie wird zusätzlich eine HDPE-Geomembran-Abdeckung darauf gelegt, um zu verhindern, dass Regenwasser in die Müllhalde eindringt und neues Sickerwasser erzeugt. Es blockiert auch das unkontrollierte Entweichen von Biogas (z. B. Methan), das bei der Zersetzung von Abfällen entsteht, und ermöglicht dessen Sammlung und Nutzung.

4.1.2 Deponien für gefährliche Abfälle und industrielle Feststoffabfälle

Diese Anforderungen an den Sickerschutz sind höher als bei herkömmlichen Deponien. In der Regel werden doppel- oder sogar mehrschichtige Auskleidungssysteme verwendet, bei denen dickere, chemisch stabilere Geomembranen aus Polyethylen hoher Dichte zum Einsatz kommen, um das Austreten giftiger und gefährlicher Substanzen zu verhindern.

4.1.3 Klärbecken

Wird in Regeltanks, Anaerobtanks, Oxidationsteichen, Absetzbecken, Verdunstungsbecken und anderen Bereichen für städtisches, häusliches oder industrielles Abwasser verwendet. Geomembranfolien verhindern das Eindringen von Abwasser, schützen die Umwelt und reduzieren den Wasserverlust.

4.4.4 Altlastensanierung und -isolierung

Bei kontaminierten Industriestandorten, Böden oder Wasserflächen können Geomembranen aus HDPE verlegt werden, um den Standort abzudecken oder zu umranden. Dadurch werden Schadstoffe physisch von der Umgebung isoliert und eine weitere Ausbreitung verhindert, was die anschließende Sanierung erleichtert.

4.2 Geomembranen für Bergbau-, Wasserschutz- und Wasserkraftprojekte

Die Sickerschutzeigenschaften der HDPE-Geomembran werden genutzt, um Wasser zu sparen und zu bewahren und so die Sicherheit von Wasserschutzanlagen zu gewährleisten.

4.2.1 Stauseen und künstliche Seen

Wird zum Schutz vor Versickerung in neuen Reservoirbecken oder zur Verstärkung älterer Reservoirs verwendet. HDPE-Geomembranfolien können Wasserverluste durch Versickerung wirksam reduzieren, insbesondere in Gebieten mit schlechten geologischen Bedingungen (wie Kiesschichten und entstandenen Rissen).

4.2.2 Kanäle und Kanäle

Durch das Verlegen von HDPE-Geomembranen in Bewässerungskanälen und Wasserleitungen kann die Wasserübertragungseffizienz erheblich verbessert und Sickerverluste verringert werden, was in Gebieten mit Wasserknappheit von großer Bedeutung ist.

4.2.3 Damm und Deich

Als Kernwand oder geneigte Wand von Erd- und Felsdämmen ersetzt sie herkömmliche Kernwände aus Ton und ermöglicht eine schnellere Konstruktion sowie eine zuverlässigere Versickerungsschutzwirkung.

Wird zum Schutz vor Versickerung an den dem Wasser zugewandten Hängen von Deichen verwendet und verbessert deren Stabilität.

4.2.4 Wasserkraftwerke

HDPE-Auskleidungsfolie. Wird als Versickerungsschutz in Vorbuchten, Druckrohren, Ausgleichsbehältern und anderen Bereichen verwendet.

4.3 Geomembrane für den Bergbau – Kommunal- und Bautechnik

4.3.1 Dachgärten/Landschaftsgestaltung

Das Verlegen einer wurzelhemmenden Membran (resistent gegen das Eindringen von Pflanzenwurzeln) über der Dachkonstruktion sorgt sowohl für Abdichtung als auch dafür, dass Pflanzenwurzeln die Gebäudestruktur nicht beschädigen.

4.3.2 Landschaftsgewässer

Undurchlässige Geomembranen werden verwendet, um Wasserspiele zu schaffen und das Versickern in künstlichen Seen, Bächen, Springbrunnen und anderen Bereichen in Parks, Wohngebieten und Golfplätzen zu verhindern.

4.4 Geomembranen für den Bergbau

4.4.1 Haldenlaugungsbecken

Bei der hydrometallurgischen Verhüttung von Gold-, Silber- und Kupfererzen wird eine undurchlässige HDPE-Auskleidung zum Bau großer Haldenlaugungsbecken verwendet, um Sickerwasser wie Natriumcyanid einzudämmen und das Austreten hochgiftiger Lösungen zu verhindern.

4.4.2 TailingTeiche

Ähnlich wie bei Mülldeponien wird eine undurchlässige HDPE-Geomembran auf dem Damm und dem Boden von Absetzbecken verlegt, um die Umweltverschmutzung durch Absetzabwasser mit Schwermetallen und anderen Schadstoffen zu verhindern. Dies ist ein wichtiger Schritt bei der Umweltsanierung im Bergbau.

4.4.3 Verdunstungsbecken

In Kohlebergwerken, Chemiewerken und anderen Anlagen werden HDPE-Dammauskleidungen zum Bau von Verdunstungsbecken verwendet, um Abwasser in hohen Konzentrationen zu sammeln und zu konzentrieren, sodass es auf natürliche Weise verdunsten kann. Die Geomembran verhindert, dass das Abwasser in den Boden sickert.

4.5 Geomembranen für Bergbau, Landwirtschaft und Aquakultur

4.5.1 Aquakulturteiche

Geomembranen können in Garnelen- und Fischteichen, Seegurkengehegen und anderen Bereichen verlegt werden, um den Wasserstand zu halten und eine gegenseitige Durchdringung mit dem unterirdischen Salz- und Alkaliwasser zu verhindern. Dies erleichtert die Teichreinigung und -pflege, reduziert Krankheitsschäden und steigert die Erträge.

4.5.2 Bewässerungsreservoirs

In großen landwirtschaftlichen Bewässerungsreservoirs und Speicheranlagen für Tropfbewässerungssysteme werden Geomembranen zum Schutz vor Versickerung eingesetzt, wodurch wertvolle Wasserressourcen geschont werden.

4.6 Geomembranen für den Bergbau – Spezialanwendungen

4.6.1 Salzfeld-Kristallisationsbecken

Während des Trocknungsprozesses des Meersalzes werden Geomembranen in Kristallisationsbecken verlegt, um das Austreten von Salzlake zu verhindern und so die Effizienz und Qualität der Salzgewinnung zu verbessern.

4.6.2 Sekundäre Rückhaltevorrichtung gegen Durchsickern

Polypropylen-Geomembranen werden in unterirdischen Öllagertanks von Öldepots und Tankstellen oder im Boden unter Tanks von Chemiewerken verlegt und dienen als „Sekundär-Containment“. Im Falle eines Lecks im Primär-Containment kann die Geomembran das Leck vollständig eindämmen und verhindern, dass es in die Umwelt gelangt.

4.6.3 Temporäre Notfall-Kofferdämme

Mit HDPE-Membranfolien können bei Hochwasserschutz- oder Wasserverschmutzungsvorfällen schnell temporäre Fangdämme oder Barrieren errichtet werden.

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