Հանքային ցանցի մշակումը ծանր հանքարդյունաբերական միջավայրերում

Մեխանիկական դիմադրողականություն. դիմակայել սառեցման-հալեցման ցիկլերին և ստորգետնյա ջրերի բարձր ճնշմանը

Հոգնածության դիմադրությունը կրկնակի սառեցման-հալեցման ազդեցության տակ

Պոլիմերներից պատրաստված հանքային ցանցի նյութերը իսկապես լավ են դիմանում այն անընդհատ սառեցման-հալեցման ցիկլերին, որոնք խանգարում են բազմաթիվ հանքարդյունաբերական գործողություններին: Փորձարկումները հաստատել են, որ այս նյութերը դեֆորմացվում են 1%-ից պակաս՝ մոտ 300 ցիկլ անցնելուց հետո, ինչը գերազանցում է այն ցուցանիշը, որը մենք սովորաբար տեսնում ենք հին գեոսինթետիկ արտադրանքների դեպքում: Ինչո՞ւ է դա տեղի ունենում: Պարզվում է, որ այս առաջադեմ պոլիմերների հատուկ բյուրեղային կառուցվածքը իրականում կանխում է փոքրիկ ճեղքերի տարածումը, նույնիսկ -40 աստիճան Ցելսիուսի ջերմաստիճանում: Այս պոլիմերային ցանցերը դեռևս պահպանում են իրենց սկզբնական ամրության մոտ 98%-ը: Վերջին հետազոտություններին նայելով՝ անցյալ տարվա «Գեոկոմպոզիտային դիմացկունության մետա-վերլուծություն»-ում միայն երեք հոդված է կենտրոնացել հատկապես այն բանի վրա, թե ինչպես են նյութերը դիմակայում սառեցման-հալեցման պայմաններին: Այդ փոքր թիվը ընդգծում է, թե ինչու է այս հատկությունը այդքան կարևոր ավելի ցուրտ շրջաններում կամ ավելի խորը ստորգետնյա հանքերում իրականացվող նախագծերի համար, որտեղ ջերմաստիճանի տատանումները ծայրահեղ են:

Հիդրոստատիկ բեռնվածքի կատարողականություն >500 կՊա ստորգետնյա ջրերի ճնշման դեպքում

Հանքավայրերի ցանցերը կարող են դիմանալ 500 կՊա-ից (մոտ 72.5 psi) բարձր ստորգետնյա ջրերի ճնշմանը, ինչը շատ կարևոր է գործող կամ հին հանքավայրերում ջրհեղեղների դեպքում հողի շիբի վերածվելը կանխելու համար: Փորձարկումները ցույց են տալիս, որ նույնիսկ մոտ 550 կՊա անընդհատ ճնշման ենթարկվելուց հետո (մտածեք դա 55 մետր բարձրությամբ ջրի քաշի մասին), այս ցանցերը դեֆորմացվում են ընդամենը 0.2%-ից պակասով: Դրանց այդքան լավ դիմանալու պատճառը պայմանավորված է դրանց նախագծային առանձնահատկություններով: Կողիկները դասավորված են այնպես, որ ամրացվեն միմյանց, մինչդեռ օգտագործված նյութերն ունեն ճիշտ խտությունը: Այս կառուցվածքը բաշխում է ջրի ճնշումը ամբողջ ցանցի վրա՝ փոխարենը թույլ տալու, որ ամբողջ ուժը կուտակվի թույլ կետերում, որտեղ բաղադրիչները հանդիպում են:

Քիմիական դիմացկունություն. հանքային ցանցի աշխատանքը թթվային և կոռոզիոն պայմաններում

պոլիմերային հանքային ցանցի pH կայունության միջակայքը (1–14)

Պոլիմերներից պատրաստված հանքային ցանցերը մնում են ամուր pH-ի բոլոր տեսակի պայմաններում, անկախ նրանից, թե գործ ունենք գերթթվային արտահոսքի լողավազանների հետ, որոնք գտնվում են pH 2-ի շուրջ, թե ալկալային տարածքներում, որտեղ մշակումը տեղի է ունենում մոտ 12 pH-ի դեպքում: Ամբողջ տարվա փորձարկումներից հետո, դրանց ձգման ամրության կամ ձգման առումով գրեթե զրոյական անկում կամ փոփոխություններ չեն գրանցվել՝ համեմատած մետաղական տարբերակների հետ, որոնք սկսում են քայքայվել, երբ pH-ը իջնում է 4-ից ցածր կամ գերազանցում է 10-ը: Այս հատուկ պոլիմերային կառուցվածքները շատ չեն արձագանքում այն պրոտոնացման և դեպրոտոնացման գործընթացներին, որոնք սովորաբար մաշում են սովորական նյութերը իոնափոխանակության միջոցով: Տարբեր pH մակարդակների միջև տատանվող թափոնների հոսքեր մշակող ընկերությունների համար այս տեսակի կայունությունը նշանակում է կոռոզիայի հետևանքով առաջացած քայքայման ավելի քիչ դեպքեր և խնայում է նրանց մոտ 40%-ից 60% ապագայում խնդիրները լուծելու վրա: Հանքերն ու վերամշակման գործարանները հատկապես օգտվում են այս հատկություններից, քանի որ նրանց միջավայրերը անընդհատ փոխվում են քիմիապես:

Երկարատև ծծմբաթթվի ընկղմում. ձգման պահպանում 5000 ժամից հետո

Պրեմիում պոլիմերային հանքային ցանցերը պահպանում են տպավորիչ դիմացկունություն նույնիսկ 30% ծծմբական թթվի մեջ անընդհատ ընկղմվելիս, որը ծառայում է որպես լավ փոխարինող թթվային հանքային ջրահեռացման դժվար պայմանների համար: Այս միջավայրում մոտ 208 օր (այսինքն՝ 5000 ժամ) անցկացնելուց հետո այս ցանցերը դեռևս պահպանում են իրենց սկզբնական ձգման ամրության ավելի քան 85%-ը: 60°C արագացված ծերացման ջերմաստիճանում անցկացված փորձարկումները ցույց են տալիս նաև նվազագույն քայքայում՝ ընդհանուր առմամբ զանգվածի կորուստը կազմում է 3%-ից պակաս, մակերեսային ճաքերի կամ փխրունության բացարձակապես ոչ մի նշան, և բեռը շարունակում է պատշաճ կերպով փոխանցվել բոլոր ցանցային միացումների միջև: Այն, ինչն այս ամենը իսկապես առանձնացնում է, այն է, թե որքան ավելի լավ է այն գործում ASTM F2456 ստանդարտներով պահանջվողի համեմատ. այստեղ խոսքը վերաբերում է պահանջների կրկնապատկմանը: Բնականաբար թթուներ առաջացնող տարածքներում մշտական տեղադրման համար, հատկապես 1.5-ից ցածր pH մակարդակ ունեցող վայրերում, որտեղ ավանդական պողպատե ամրանավոր ձողերը սովորաբար սկսում են փչանալ ընդամենը 18 ամսվա ընթացքում, քանի որ դրանք շատ արագ կոռոզիայի են ենթարկվում և կորցնում են շրջակա նյութերի հետ իրենց կպչունությունը, այս պոլիմերային ցանցերը առաջարկում են շատ ավելի հուսալի լուծում:

Երկարաժամկետ կառուցվածքային ամբողջականություն. սողալու, ծերացման և նախագծային կյանքի ժամկետի ստուգում հանքային մշտական ցանցային տեղադրման համար

Սողացող լարվածության կուտակում 20 տարվա ծառայության ժամկետից ավելի

HDPE-ից պատրաստված հանքային ցանցերը շատ քիչ են սողում ժամանակի ընթացքում անընդհատ բեռների ենթարկվելիս: Տասնամյակներ շարունակ իրականացվող անկախ հետազոտությունները ցույց են տալիս, որ այս նյութերը պահպանում են իրենց սկզբնական ձգման ամրության ավելի քան 80%-ը նույնիսկ երկու լիարժեք տասնամյակ գետնի տակ մնալուց հետո: Երբ նայում ենք, թե ինչ է կատարվում առավելագույն բեռնունակության մոտ 30%-ի դեպքում, որը բավականին ստանդարտ է որպես անվտանգության բուֆեր մեծ մասի նախագծերում, լարվածության կուտակումը մնում է 3%-ից ցածր: Սա շատ ցածր է այն մակարդակից, որտեղ կարող են առաջանալ իրական խնդիրներ: Արդյունքները ստուգվել են արագացված ծերացման թեստերի համեմատ, որոնք ընդօրինակում են 25 տարվա ընթացքում իրական գետնի տակ տեղի ունեցողը, ներառյալ երկրի բոլոր տեսակի ճնշումները, ջերմաստիճանի վեր ու վար փոփոխությունները, գումարած խոնավության մշտական ազդեցությունը:

Կամուրջների հաղթահարում. Ինչու է ASTM D6758-ը թերագնահատում հանքարդյունաբերական ցանցի իրական քայքայումը

ASTM D6758 ստանդարտը առաջարկում է գեոսինթետիկ նյութերի փորձարկման որոշ հիմնական ուղեցույցներ, չնայած այն չի համապատասխանում իրական հանքարդյունաբերության պայմաններում, որտեղ փոխազդում են բազմաթիվ գործոններ: Լաբորատոր փորձարկումները չեն հաշվի առնում սառեցման և հալեցման ցիկլերի հետևանքով առաջացած ջերմաստիճանի փոփոխությունները, բաց են թողնում, թե ինչպես են նյութերը արձագանքում արտահոսքերում հանդիպող թթվային նյութերին (pH-ի մոտ 2-ից 4 միջակայքում) և լիովին անտեսում են պայթեցման տատանումներից առաջացող մաշվածությունը: Իրական դաշտային տվյալները ցույց են տալիս, որ քայքայումը տեղի է ունենում մոտ 40%-ով ավելի արագ, քան կանխատեսում են այս լաբորատոր փորձարկումները: Երկարաժամկետ տեղադրումների դեպքում անհրաժեշտ է դառնում լրացուցիչ փորձարկումներ իրական վայրերում: Սա պետք է ներառի ջրի ճնշման կրկնվող ազդեցությունների, կենսաբանական աճի ազդեցության և նյութերի համակցված սթրեսների ազդեցության տակ ծերացման ուսումնասիրությունը, այլ ոչ թե միայն ստանդարտ լաբորատոր արդյունքների վրա հույսը դնելը:

FAQ բաժին

Որո՞նք են պոլիմերային հիմքով հանքային ցանցերի առավելությունները։

Պոլիմերային հիմքով հանքային ցանցերը ապահովում են բացառիկ մեխանիկական դիմադրողականություն, քիմիական դիմացկունություն և երկարատև կառուցվածքային ամբողջականություն: Դրանք պահպանում են իրենց ամրությունը ծայրահեղ սառեցման-հալեցման ցիկլերի, ստորգետնյա ջրերի բարձր ճնշման և թթվային պայմանների պայմաններում, ինչը դրանք դարձնում է իդեալական հանքարդյունաբերական մարտահրավերներով լի միջավայրերի համար:

Ինչպե՞ս են պոլիմերային նյութերը համեմատվում մետաղական տարբերակների հետ։

Պոլիմերային նյութերը գերազանցում են մետաղական տարբերակներին՝ պահպանելով ձգման ամրությունը և կառուցվածքային ամբողջականությունը pH-ի լայն միջակայքում: Մետաղները հակված են քայքայվել, երբ pH-ի մակարդակը չափազանց ցածր կամ բարձր է, մինչդեռ պոլիմերները այդքան ուժեղ չեն արձագանքում իոնային փոխանակման գործընթացներին:

Ի՞նչ է պատահում, երբ հանքային ցանցերը ծածկվում են ծծմբական թթվով։

Բարձրորակ պոլիմերային հանքային ցանցերը ցույց են տալիս տպավորիչ դիմացկունություն երկար ժամանակ ծծմբական թթվի մեջ ընկղմվելիս՝ պահպանելով իրենց սկզբնական ձգման ամրության ավելի քան 85%-ը նույնիսկ նման պայմաններում 5000 ժամ անցկացնելուց հետո։

Ինչո՞ւ է իրական աշխարհում փորձարկումը կարևոր հանքային ցանցերի համար։

Իրական աշխարհում փորձարկումները կարևոր են, քանի որ լաբորատոր ստանդարտները, ինչպիսին է ASTM D6758-ը, հաճախ թերագնահատում են քայքայման գործոնները, ինչպիսիք են ջերմաստիճանի փոփոխությունները, թթվային ռեակցիաները և մեխանիկական մաշվածությունը: Դաշտային փորձարկումներն ավելի ճշգրիտ տվյալներ են տրամադրում հանքային ցանցի երկարաժամկետ տեղադրման համար: