現(xiàn)有的土工合成物，一般都能承受采礦業(yè)通常使用的化學試劑的腐蝕。在常見的pH值2到10.5范圍內(nèi)，土工膜能抵抗化學腐蝕，土工布也能安全地使用。通常，較多考慮的是土工膜對化學元素的適應性，而不是采礦業(yè)所使用的化學試劑。
1、堆浸場
堆浸法廣泛地用來提取金、銀、銅和其它金屬。使用該法時，低品位的礦石堆放在堆浸場里，堆浸場事先用滲透系數(shù)低的材料來作防滲襯墊。堆浸液從礦堆的頂部淋下，滲透過礦堆（礦堆并沒有完全浸透）并最終匯積在底部透水層，然后在鋪有襯墊的集液池中收集母液，最后通過不同的工藝提取各種金屬。堆浸場使用土工合成物時，防止污染和順腸排水是應當考慮的兩個最重要的因素。
土工膜材料的總體表現(xiàn)及其作為襯墊防滲系統(tǒng)的原理是重要的設計考慮因素。在襯墊設計中，只有兩個參數(shù)可以控制：在襯墊上的水頭和襯墊的滲透系數(shù)。復合襯墊已成功地應用于堆浸池設計。在復合襯墊上的水頭一般非常低（小于1m）。在使用天然山谷作為堆浸池時，由于母液是在礦堆的孔隙中流動的，因此可以使用較高的堆高。水頭較低的復合襯墊，對大多數(shù)堆浸場來講是優(yōu)化設計方案。
堆浸場通常配有地面溶液池。無礦殘液和母液分別貯存在有襯墊防滲層的池中。母液池收集到通過礦堆滲透下來的含礦溶液后，再經(jīng)過碳吸附或其它金屬的置換處理，提取可回收的金屬元素，例如金、銀和銅等。無礦廢液則送到另一個襯墊防滲池中貯存，直到加入新的化學試劑配制成新的堆浸液。因此，堆浸液可以循環(huán)使用。
如果池中有高壓水頭，通常需要在復合襯墊上設置排水層和另外一層土工膜。這個上層土工膜的作用是減少在復合襯墊層上的水頭，因為通過該層土工膜的滲漏液，將由排水層排走。在這種情況下，最重要的襯墊層仍然是底部的復合襯墊層。上層土工膜和排水層不應理解為滲漏探測系統(tǒng)，因為它們位于整個系統(tǒng)中最重要的復合襯墊層上面。只有當滲漏液進入復合襯墊下面的地層時，才有滲漏探測出現(xiàn)。
在堆浸場常用的土工膜有PVC、HDPE、LLDPE和VLDPE。在過去，其它材料，象Hypalon和XR-5，也有用于收集溝和收集池的，但這種應用在近10年已大為減少。聚乙烯土工網(wǎng)也可用作排水材料。不同厚度和不同材料的有紡和無紡土工布也使用較廣。土工膜的常用設計方法描述如下。
1 )界面荷載測試
首先，為了評估土工膜在礦堆靜載作用下的特性，需要用設計材料進行界面靜載測試。這種測試可用加力計來做。加力計的直徑應當足夠的大，以避免比例效應。在采礦實踐中，與土工合成物相接觸的礦石的粒徑一般為1.25cm到4cm。
豎直荷載的大小一般從550kPa到2000kPa，加在加力計的頂部。要測試的襯墊，排水層和襯墊上的材料，按工程設計的方式放置在加力計內(nèi)。施加的豎直荷載一般維持24h到48h。記錄樣品的沉降量以檢驗樣品的固結(jié)情況。加載完畢后，從加力計中取出樣品并檢查其損傷。損傷一般根據(jù)磨損，刻痕和穿孔情況來描述。
也可用真空盒測試來檢測土工膜的完整性。此外，可以通過標準的土工合成物測試，來檢測土工膜的物理性質(zhì)，并和原生樣品的測試結(jié)果相比較。這種加載測試獲得的結(jié)果，可用來判斷材料在靜載下的適應能力及其變形特性。
2 )界面剪力強度
另一個重要問題，是土工膜與其相接觸的各種材料的界面剪力強度。界面剪力強度一般按ASTM D 5321用大型的直剪儀來測試。界面根據(jù)加載條件進行評估，包括：
襯墊和排水系統(tǒng)可能有很多潛在的破壞面。通常應對幾種不同的界面，在不同的荷載作用下進行評估，以決定最弱的界面（控制界面）。盡管殘余值和峰值包絡線都應確定，但是一般用殘余值作穩(wěn)定性分析。
美國丹佛市的 Golder Associates Inc. 公司對某堆浸工程用大型直剪儀（30cm X 30cm）對幾種設計的土工合成材料和土，作了很多界面剪切強度測試。對HDPE和LLDPE材料都作了測試，測量了峰值和殘余剪切強度。測試結(jié)果表明，襯墊下的細粒土層和襯墊上的粗粒徑的排水層，在測試荷載范圍內(nèi)并沒有明顯地改變界面強度。此外，測得的峰值和殘余值是一致的。發(fā)現(xiàn)的唯一明顯不同，是磨擦角隨土工膜類型的不同而有輕微變化。
3 )滲漏液估計
可用Bonaparte等人1989年提出的方法來估算滲漏液。該方法一般假定每4000 m2有一個10mm2的漏洞。關(guān)于土工合成物在堆浸場的使用，還有很多要研究的問題。很多時候，這些問題是由于好奇而提出的，而不是針對專門的技術(shù)設計考慮因素而提出的。一個特定的問題是，不同的土工膜在與顆粒材料直接接觸時，在荷載作用下它的長期特性究竟如何。實驗室加載測試一般最多只持續(xù)幾天，而現(xiàn)場加載則是整個生產(chǎn)期（一般2到10年）。尚不清楚的是，它是否會出現(xiàn)蠕變變形，也不清楚它在荷載作用下，已經(jīng)形成的穿刺能否自愈（也就是說，顆粒有可能最終充填了穿孔的大部分，因而沒有出現(xiàn)明顯的滲漏）。
一般不會將堆浸場的土工膜挖出來進行調(diào)查。1995年，對美國科羅拉多州的一個堆浸場的襯墊作了定性評估。該堆浸場建在一個尾礦池的上游，其自然邊坡延伸到尾礦池邊。自然邊坡角為2H：1V。堆浸池的結(jié)構(gòu)設計為：在基層上鋪土工膜，膜上鋪土工網(wǎng)，網(wǎng)上是另一層土工膜。礦堆最大高度為60m。當堆浸過的礦石挖出后，對土工膜及其接縫處的樣品進行了測試。檢測結(jié)果表明，土工膜及其接縫都沒有出現(xiàn)明顯的損傷，檢測過的試樣也沒有發(fā)現(xiàn)穿孔。
另一個要考慮的問題是，土工膜/土工網(wǎng)界面在高壓流體作用下的長期表現(xiàn)，如在非常深的池中，將土工網(wǎng)布置于雙層土工膜之間。目前，還不能確定在礦堆荷載作用下，土工網(wǎng)是否會刺入土工膜。因此從長遠來看，有可能會在土工膜上造成漏洞。在有些案例中，發(fā)現(xiàn)土工網(wǎng)部分地刺入土工膜。一般當土工膜的密度比土工網(wǎng)低時，這種情況會出現(xiàn)（和土工膜相比，土工網(wǎng)相對較硬）。
還有一個一般不會涉及到的問題是，在峽谷堆浸場中可固結(jié)的材料對邊坡界面作用力的影響。由于礦石的堆置厚度不同，礦堆的沉降會有差異。這會導致沿邊坡上的土工膜產(chǎn)生位移，從而影響礦堆的穩(wěn)定性。只要沿著邊坡上的土工膜產(chǎn)生較小的位移，殘余剪切強度值就能很快達到。這個問題可用數(shù)值分析方法來評估，根據(jù)固結(jié)沉降引起的位移來決定可能的剪切強度。
由于土工布會發(fā)生堵塞問題，因此在堆浸場一般不會用土工布來覆蓋排水導管。在作銅礦石堆浸時，使用細菌是工藝的一部分，細菌也因此被認為是造成排水管外圍的土工布發(fā)生堵塞的原因之一。到目前為止，并未針對采礦工藝對這個問題進行詳細研究。
因為礦物價值是通過排水系統(tǒng)的回收來實現(xiàn)的，因此，解決堆浸場排水系統(tǒng)的堵塞問題是非常重要的。此外，如果發(fā)生土工布堵塞，就會在堆浸池中形成高壓水頭，從而誘發(fā)穩(wěn)定性問題。還有，對于硫化物礦石，維持一個氧化環(huán)境對于堆浸的成功是非常重要的。如果土工布發(fā)生堵塞而礦石已開始浸透，金屬的回收率就會下降。
尾礦是使用球磨機或濃縮池選礦時，從礦石中提取金屬后留下的細粒物質(zhì)。尾礦的粒徑分布，一般為非常細的砂到粉沙土。在許多例子中，尾礦含有多達60%的0.075mm篩下物質(zhì)。
在尾礦池中使用土工合成物時，主要考慮的是要防止尾礦中液相的污染物因存放過久而發(fā)生滲漏，或者用來減少襯墊上的水頭?？刂莆驳V庫內(nèi)的水位，是庫池系統(tǒng)設計的關(guān)鍵。有些尾礦庫設計采用上游建筑法。為了保證壩體的穩(wěn)定，該法需要保持地下水面遠離尾礦壩面。由于尾礦是泥漿形態(tài)，因此土工合成物在尾礦放置初期，在尾礦壩前面起隔水體的作用。此外，土工合成物還用來構(gòu)筑尾礦庫底部襯墊系統(tǒng)及其下的排水系統(tǒng)。尾礦排放后，就立即通過排水系統(tǒng)和地面尾礦庫管理進行脫水。使用庫水管理系統(tǒng)來降低壩面附近的地下水面，以保持壩體土的高強度。
防水襯墊和排水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其在不同水頭下的表現(xiàn)，是在設計階段應當研究的問題。在北方地區(qū)寒冷的冬天生產(chǎn)時，尾礦漿與襯墊的相互作用應當特別注意。壩臺形成后，壩臺對土工膜在長期使用狀態(tài)下的影響是非常重要的。土工膜及其上面的排水材料的長期耐久性，也是一個必須研究的問題。
HDPE和LLDPE是尾礦庫中常用的土工膜。如果有貨源，VLDPE也使用較廣。由于PVC對紫外線照射很敏感，因此，PVC的應用不太廣。有紡和無紡土工布在尾礦庫設計中也有應用。
常見的設計方法，包括根據(jù)每4000 m2有一個10mm2的洞，對通過土工膜的滲漏液進行估計。一般在進行尾礦庫生產(chǎn)設計時，需要仔細考慮尾礦漿固結(jié)時在襯墊上形成的界面力。尾礦庫內(nèi)的不均勻沉降，會造成土工膜襯墊上應力的廣泛變化及由此而產(chǎn)生的應變差。
其它需要注意的突出問題，還有尾礦沉降對邊坡上界面力的影響。由于尾礦是以礦漿形式排放，孔隙度很大，在自重和其后排放的尾礦的重力作用下，就會出現(xiàn)有明顯的固結(jié)。尾礦固結(jié)形成的拉力，會導致土工膜發(fā)生撕裂和穿破。盡管經(jīng)驗表明，由界面力作用引起的這種破壞一般并沒有出現(xiàn)，但是對此應有很好的了解。
另一個問題是，由各種化學藥劑和細菌作用引起的土工布堵塞。雖然有若干研究者研究過土工布在不同情況下發(fā)生堵塞的問題，但是采礦工業(yè)界缺乏與其相適應的確定的尾礦庫設計方法。如果土工布用于含有硫化物尾礦的排水系統(tǒng)，那么土工布會因為在還原和氧化環(huán)境界面上形成沉淀而發(fā)生堵塞。尾礦庫通常是一個還原環(huán)境，而排水系統(tǒng)因為與大氣相通則可能是一個氧化環(huán)境。
在尾礦庫的排水系統(tǒng)中，使用土工布能成為尾礦庫正常運轉(zhuǎn)的關(guān)鍵部分。如前所述，上游法構(gòu)筑尾礦壩時，要求仔細地管理庫內(nèi)的水位。通常在構(gòu)筑下部的排水系統(tǒng)時，用土工布來過濾和分隔。如果在尾礦庫使用期間，土工布嚴重堵塞，庫內(nèi)水位就會上升，并最終危及尾礦壩的穩(wěn)定。
3、 廢石場
廢石場由廢棄巖石和因品位過低而沒有加工價值的表外礦石組成。廢石場高度可達300m甚至以上，一般由推土機的倒棄作業(yè)形成。廢石粒徑從粉砂到很大的巖塊，有時直徑達2.5m。在廢石場，土工合成物主要是作排水材料，一般使用有紡和無紡土工布。
設計時，一般根據(jù)現(xiàn)場的水文評估、泉水和滲流勘測來估計水流量。土工布起隔離作用，把排水材料和周圍的自然材料分開。排水材料一般是直徑為20cm到30cm的巖石。在這種情況下，土工布需要承受很高的荷載。
一個突出的問題是，土工布因化學和細菌作用的影響而發(fā)生堵塞。土工布在廢石場的堵塞問題，不象在堆浸場和尾礦庫那樣嚴重。大多數(shù)廢石場的廢石粒徑相當粗，不會形成額外的孔隙水壓而影響到廢石場的穩(wěn)定。
礦上基礎設施，如公路、機場等，通常也使用土工合成物。分隔、加固和排水是在這些場合應當考慮的主要問題。一般采用公路工程和其它公共工程使用的標準設計程序，但尚不知道特別與采礦有關(guān)的突出問題。
礦業(yè)在設計容納、堆存場所和排水系統(tǒng)時，廣泛使用土工合成物是必然的選擇。土工合成物在采礦工程中的應用，主要是出于經(jīng)濟和環(huán)境保護兩方面的考慮，因為經(jīng)濟因素和環(huán)保需求要求礦山設計使用更便宜，更有效的材料。采礦工程的成本不能直接由消費者來承擔，因為采礦工業(yè)生產(chǎn)的商品是直接售往市場的。特別是出于經(jīng)濟方面的考慮，要求堆浸場設計、尾礦庫設計和廢石場設計廣泛地使用在工程上最安全同時又是最經(jīng)濟的土工材料，這樣，既能夠滿足環(huán)保方面的要求，又能夠大大降低生產(chǎn)成本。以土工膜為代表的土工合成物具有工程安全性能強，能夠滿足環(huán)保的要求，同時材料成本又不高，因此，在礦業(yè)中的應用將愈來愈廣泛。
1、堆浸場
堆浸法廣泛地用來提取金、銀、銅和其它金屬。使用該法時，低品位的礦石堆放在堆浸場里，堆浸場事先用滲透系數(shù)低的材料來作防滲襯墊。堆浸液從礦堆的頂部淋下，滲透過礦堆（礦堆并沒有完全浸透）并最終匯積在底部透水層，然后在鋪有襯墊的集液池中收集母液，最后通過不同的工藝提取各種金屬。堆浸場使用土工合成物時，防止污染和順腸排水是應當考慮的兩個最重要的因素。
在設計堆浸場時，應當考慮的主要問題還有：
粗料（有時最大直徑達4cm）要直接與土工膜接觸。
施加在土工膜上的靜壓力通常很高，礦堆高度有時高達125m。
用人造排水材料來收集浸出液和滲漏液時，材料在高壓下的適應能力應當預先考慮。
襯墊層要能承受外力和冰凍的雙重作用。外力可能會由于在襯墊上拖拉管子，或在池內(nèi)移動泵駁船而引起硬傷，而由于持續(xù)低溫特別是冰凍天氣有困難造成襯墊層出現(xiàn)開裂。
礦石和土工膜界面的磨擦角以及土工膜和其下低滲透系數(shù)的粘土層間的磨擦角，應根據(jù)工程規(guī)范加以考慮。
施加在土工膜上的靜壓力通常很高，礦堆高度有時高達125m。
用人造排水材料來收集浸出液和滲漏液時，材料在高壓下的適應能力應當預先考慮。
襯墊層要能承受外力和冰凍的雙重作用。外力可能會由于在襯墊上拖拉管子，或在池內(nèi)移動泵駁船而引起硬傷，而由于持續(xù)低溫特別是冰凍天氣有困難造成襯墊層出現(xiàn)開裂。
礦石和土工膜界面的磨擦角以及土工膜和其下低滲透系數(shù)的粘土層間的磨擦角，應根據(jù)工程規(guī)范加以考慮。
土工膜材料的總體表現(xiàn)及其作為襯墊防滲系統(tǒng)的原理是重要的設計考慮因素。在襯墊設計中，只有兩個參數(shù)可以控制：在襯墊上的水頭和襯墊的滲透系數(shù)。復合襯墊已成功地應用于堆浸池設計。在復合襯墊上的水頭一般非常低（小于1m）。在使用天然山谷作為堆浸池時，由于母液是在礦堆的孔隙中流動的，因此可以使用較高的堆高。水頭較低的復合襯墊，對大多數(shù)堆浸場來講是優(yōu)化設計方案。
堆浸場通常配有地面溶液池。無礦殘液和母液分別貯存在有襯墊防滲層的池中。母液池收集到通過礦堆滲透下來的含礦溶液后，再經(jīng)過碳吸附或其它金屬的置換處理，提取可回收的金屬元素，例如金、銀和銅等。無礦廢液則送到另一個襯墊防滲池中貯存，直到加入新的化學試劑配制成新的堆浸液。因此，堆浸液可以循環(huán)使用。
如果池中有高壓水頭，通常需要在復合襯墊上設置排水層和另外一層土工膜。這個上層土工膜的作用是減少在復合襯墊層上的水頭，因為通過該層土工膜的滲漏液，將由排水層排走。在這種情況下，最重要的襯墊層仍然是底部的復合襯墊層。上層土工膜和排水層不應理解為滲漏探測系統(tǒng)，因為它們位于整個系統(tǒng)中最重要的復合襯墊層上面。只有當滲漏液進入復合襯墊下面的地層時，才有滲漏探測出現(xiàn)。
在堆浸場常用的土工膜有PVC、HDPE、LLDPE和VLDPE。在過去，其它材料，象Hypalon和XR-5，也有用于收集溝和收集池的，但這種應用在近10年已大為減少。聚乙烯土工網(wǎng)也可用作排水材料。不同厚度和不同材料的有紡和無紡土工布也使用較廣。土工膜的常用設計方法描述如下。
1 )界面荷載測試
首先，為了評估土工膜在礦堆靜載作用下的特性，需要用設計材料進行界面靜載測試。這種測試可用加力計來做。加力計的直徑應當足夠的大，以避免比例效應。在采礦實踐中，與土工合成物相接觸的礦石的粒徑一般為1.25cm到4cm。
豎直荷載的大小一般從550kPa到2000kPa，加在加力計的頂部。要測試的襯墊，排水層和襯墊上的材料，按工程設計的方式放置在加力計內(nèi)。施加的豎直荷載一般維持24h到48h。記錄樣品的沉降量以檢驗樣品的固結(jié)情況。加載完畢后，從加力計中取出樣品并檢查其損傷。損傷一般根據(jù)磨損，刻痕和穿孔情況來描述。
也可用真空盒測試來檢測土工膜的完整性。此外，可以通過標準的土工合成物測試，來檢測土工膜的物理性質(zhì)，并和原生樣品的測試結(jié)果相比較。這種加載測試獲得的結(jié)果，可用來判斷材料在靜載下的適應能力及其變形特性。
2 )界面剪力強度
另一個重要問題，是土工膜與其相接觸的各種材料的界面剪力強度。界面剪力強度一般按ASTM D 5321用大型的直剪儀來測試。界面根據(jù)加載條件進行評估，包括：
飽和條件
濕界面（沒有浸透）
低到高的壓力（在高壓下，包絡線一般較平坦）
不同的剪切速度
濕界面（沒有浸透）
低到高的壓力（在高壓下，包絡線一般較平坦）
不同的剪切速度
襯墊和排水系統(tǒng)可能有很多潛在的破壞面。通常應對幾種不同的界面，在不同的荷載作用下進行評估，以決定最弱的界面（控制界面）。盡管殘余值和峰值包絡線都應確定，但是一般用殘余值作穩(wěn)定性分析。
美國丹佛市的 Golder Associates Inc. 公司對某堆浸工程用大型直剪儀（30cm X 30cm）對幾種設計的土工合成材料和土，作了很多界面剪切強度測試。對HDPE和LLDPE材料都作了測試，測量了峰值和殘余剪切強度。測試結(jié)果表明，襯墊下的細粒土層和襯墊上的粗粒徑的排水層，在測試荷載范圍內(nèi)并沒有明顯地改變界面強度。此外，測得的峰值和殘余值是一致的。發(fā)現(xiàn)的唯一明顯不同，是磨擦角隨土工膜類型的不同而有輕微變化。
3 )滲漏液估計
可用Bonaparte等人1989年提出的方法來估算滲漏液。該方法一般假定每4000 m2有一個10mm2的漏洞。關(guān)于土工合成物在堆浸場的使用，還有很多要研究的問題。很多時候，這些問題是由于好奇而提出的，而不是針對專門的技術(shù)設計考慮因素而提出的。一個特定的問題是，不同的土工膜在與顆粒材料直接接觸時，在荷載作用下它的長期特性究竟如何。實驗室加載測試一般最多只持續(xù)幾天，而現(xiàn)場加載則是整個生產(chǎn)期（一般2到10年）。尚不清楚的是，它是否會出現(xiàn)蠕變變形，也不清楚它在荷載作用下，已經(jīng)形成的穿刺能否自愈（也就是說，顆粒有可能最終充填了穿孔的大部分，因而沒有出現(xiàn)明顯的滲漏）。
一般不會將堆浸場的土工膜挖出來進行調(diào)查。1995年，對美國科羅拉多州的一個堆浸場的襯墊作了定性評估。該堆浸場建在一個尾礦池的上游，其自然邊坡延伸到尾礦池邊。自然邊坡角為2H：1V。堆浸池的結(jié)構(gòu)設計為：在基層上鋪土工膜，膜上鋪土工網(wǎng)，網(wǎng)上是另一層土工膜。礦堆最大高度為60m。當堆浸過的礦石挖出后，對土工膜及其接縫處的樣品進行了測試。檢測結(jié)果表明，土工膜及其接縫都沒有出現(xiàn)明顯的損傷，檢測過的試樣也沒有發(fā)現(xiàn)穿孔。
另一個要考慮的問題是，土工膜/土工網(wǎng)界面在高壓流體作用下的長期表現(xiàn)，如在非常深的池中，將土工網(wǎng)布置于雙層土工膜之間。目前，還不能確定在礦堆荷載作用下，土工網(wǎng)是否會刺入土工膜。因此從長遠來看，有可能會在土工膜上造成漏洞。在有些案例中，發(fā)現(xiàn)土工網(wǎng)部分地刺入土工膜。一般當土工膜的密度比土工網(wǎng)低時，這種情況會出現(xiàn)（和土工膜相比，土工網(wǎng)相對較硬）。
還有一個一般不會涉及到的問題是，在峽谷堆浸場中可固結(jié)的材料對邊坡界面作用力的影響。由于礦石的堆置厚度不同，礦堆的沉降會有差異。這會導致沿邊坡上的土工膜產(chǎn)生位移，從而影響礦堆的穩(wěn)定性。只要沿著邊坡上的土工膜產(chǎn)生較小的位移，殘余剪切強度值就能很快達到。這個問題可用數(shù)值分析方法來評估，根據(jù)固結(jié)沉降引起的位移來決定可能的剪切強度。
由于土工布會發(fā)生堵塞問題，因此在堆浸場一般不會用土工布來覆蓋排水導管。在作銅礦石堆浸時，使用細菌是工藝的一部分，細菌也因此被認為是造成排水管外圍的土工布發(fā)生堵塞的原因之一。到目前為止，并未針對采礦工藝對這個問題進行詳細研究。
因為礦物價值是通過排水系統(tǒng)的回收來實現(xiàn)的，因此，解決堆浸場排水系統(tǒng)的堵塞問題是非常重要的。此外，如果發(fā)生土工布堵塞，就會在堆浸池中形成高壓水頭，從而誘發(fā)穩(wěn)定性問題。還有，對于硫化物礦石，維持一個氧化環(huán)境對于堆浸的成功是非常重要的。如果土工布發(fā)生堵塞而礦石已開始浸透，金屬的回收率就會下降。
2、尾礦池
尾礦是使用球磨機或濃縮池選礦時，從礦石中提取金屬后留下的細粒物質(zhì)。尾礦的粒徑分布，一般為非常細的砂到粉沙土。在許多例子中，尾礦含有多達60%的0.075mm篩下物質(zhì)。
在尾礦池中使用土工合成物時，主要考慮的是要防止尾礦中液相的污染物因存放過久而發(fā)生滲漏，或者用來減少襯墊上的水頭?？刂莆驳V庫內(nèi)的水位，是庫池系統(tǒng)設計的關(guān)鍵。有些尾礦庫設計采用上游建筑法。為了保證壩體的穩(wěn)定，該法需要保持地下水面遠離尾礦壩面。由于尾礦是泥漿形態(tài)，因此土工合成物在尾礦放置初期，在尾礦壩前面起隔水體的作用。此外，土工合成物還用來構(gòu)筑尾礦庫底部襯墊系統(tǒng)及其下的排水系統(tǒng)。尾礦排放后，就立即通過排水系統(tǒng)和地面尾礦庫管理進行脫水。使用庫水管理系統(tǒng)來降低壩面附近的地下水面，以保持壩體土的高強度。
防水襯墊和排水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其在不同水頭下的表現(xiàn)，是在設計階段應當研究的問題。在北方地區(qū)寒冷的冬天生產(chǎn)時，尾礦漿與襯墊的相互作用應當特別注意。壩臺形成后，壩臺對土工膜在長期使用狀態(tài)下的影響是非常重要的。土工膜及其上面的排水材料的長期耐久性，也是一個必須研究的問題。
HDPE和LLDPE是尾礦庫中常用的土工膜。如果有貨源，VLDPE也使用較廣。由于PVC對紫外線照射很敏感，因此，PVC的應用不太廣。有紡和無紡土工布在尾礦庫設計中也有應用。
常見的設計方法，包括根據(jù)每4000 m2有一個10mm2的洞，對通過土工膜的滲漏液進行估計。一般在進行尾礦庫生產(chǎn)設計時，需要仔細考慮尾礦漿固結(jié)時在襯墊上形成的界面力。尾礦庫內(nèi)的不均勻沉降，會造成土工膜襯墊上應力的廣泛變化及由此而產(chǎn)生的應變差。
其它需要注意的突出問題，還有尾礦沉降對邊坡上界面力的影響。由于尾礦是以礦漿形式排放，孔隙度很大，在自重和其后排放的尾礦的重力作用下，就會出現(xiàn)有明顯的固結(jié)。尾礦固結(jié)形成的拉力，會導致土工膜發(fā)生撕裂和穿破。盡管經(jīng)驗表明，由界面力作用引起的這種破壞一般并沒有出現(xiàn)，但是對此應有很好的了解。
另一個問題是，由各種化學藥劑和細菌作用引起的土工布堵塞。雖然有若干研究者研究過土工布在不同情況下發(fā)生堵塞的問題，但是采礦工業(yè)界缺乏與其相適應的確定的尾礦庫設計方法。如果土工布用于含有硫化物尾礦的排水系統(tǒng)，那么土工布會因為在還原和氧化環(huán)境界面上形成沉淀而發(fā)生堵塞。尾礦庫通常是一個還原環(huán)境，而排水系統(tǒng)因為與大氣相通則可能是一個氧化環(huán)境。
在尾礦庫的排水系統(tǒng)中，使用土工布能成為尾礦庫正常運轉(zhuǎn)的關(guān)鍵部分。如前所述，上游法構(gòu)筑尾礦壩時，要求仔細地管理庫內(nèi)的水位。通常在構(gòu)筑下部的排水系統(tǒng)時，用土工布來過濾和分隔。如果在尾礦庫使用期間，土工布嚴重堵塞，庫內(nèi)水位就會上升，并最終危及尾礦壩的穩(wěn)定。
3、 廢石場
廢石場由廢棄巖石和因品位過低而沒有加工價值的表外礦石組成。廢石場高度可達300m甚至以上，一般由推土機的倒棄作業(yè)形成。廢石粒徑從粉砂到很大的巖塊，有時直徑達2.5m。在廢石場，土工合成物主要是作排水材料，一般使用有紡和無紡土工布。
設計時，一般根據(jù)現(xiàn)場的水文評估、泉水和滲流勘測來估計水流量。土工布起隔離作用，把排水材料和周圍的自然材料分開。排水材料一般是直徑為20cm到30cm的巖石。在這種情況下，土工布需要承受很高的荷載。
一個突出的問題是，土工布因化學和細菌作用的影響而發(fā)生堵塞。土工布在廢石場的堵塞問題，不象在堆浸場和尾礦庫那樣嚴重。大多數(shù)廢石場的廢石粒徑相當粗，不會形成額外的孔隙水壓而影響到廢石場的穩(wěn)定。
4、基礎設施
礦上基礎設施，如公路、機場等，通常也使用土工合成物。分隔、加固和排水是在這些場合應當考慮的主要問題。一般采用公路工程和其它公共工程使用的標準設計程序，但尚不知道特別與采礦有關(guān)的突出問題。
5、 結(jié)論
礦業(yè)在設計容納、堆存場所和排水系統(tǒng)時，廣泛使用土工合成物是必然的選擇。土工合成物在采礦工程中的應用，主要是出于經(jīng)濟和環(huán)境保護兩方面的考慮，因為經(jīng)濟因素和環(huán)保需求要求礦山設計使用更便宜，更有效的材料。采礦工程的成本不能直接由消費者來承擔，因為采礦工業(yè)生產(chǎn)的商品是直接售往市場的。特別是出于經(jīng)濟方面的考慮，要求堆浸場設計、尾礦庫設計和廢石場設計廣泛地使用在工程上最安全同時又是最經(jīng)濟的土工材料，這樣，既能夠滿足環(huán)保方面的要求，又能夠大大降低生產(chǎn)成本。以土工膜為代表的土工合成物具有工程安全性能強，能夠滿足環(huán)保的要求，同時材料成本又不高，因此，在礦業(yè)中的應用將愈來愈廣泛。
重慶高碩科技有限公司工程部
2013.11.08
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