Файл: Павлов, А. В. Искусственное оттаивание мерзлых пород теплом солнечной радиации при разработке россыпей.pdf

с большим количеством включений сегрегационных н жильных льдов, высота бровки 3—6 м.

Продуктивная часть пласта сложена хорошо окатанной и среднеокатанной сланцевой и песчаниковой галькой с большим количеством валунов.

В пределах Нижне-Янской низменности широко развиты различные криогенные образования: структурные формы микро­ рельефа (каменные многоугольники, пятна-медальоны, мелко­ бугристый рельеф), полпгонально-жпльные льды, бугры пуче­ ния, термокарст (просадочные и провальные образования на месте вытаявшего льда) п солифлюкция.

Значительное влияние на эффективность горных работ в условиях прииска Кулар оказывает высокая льдистость по­ род за счет включений сегрегационного и повторно-жильного льда.

При малой мощности рыхлых отложений (1,5—2,0 м) жиль­ ные льды встречаются довольно редко — обычно они приуроче­ ны к небольшим понижениям рельефа, покрытым мощным сло­ ем мха. Ширина жилы не превышает 1,0—1,5 м. При увеличе­ нии мощности россыпи до 6—7 м ширина жил возрастает. Они нередко имеют большое количество горизонтальных ледо­ вых отростков.

Впылеватых суглинках текстурообразующие льды залега­ ют в виде горизонтальных прослоек толщиной 0,2—2,0 см, рас­ стояние между которыми изменяется от 1 до 10 см. На контакте

сжилами ледяные прослои изгибаются вверх.

Впесках, представленных галечно-щебенистым материалом,

ледяные включения расположены беспорядочно — в некото­ рых местах лед почти полностью отсутствует или встречается в виде отдельных гнезд, линз, а при наличии суглинистого за­ полнителя залегает горизонтальными прослойками.

Влажность крупноскелетных отложений на месторождениях рр. Киэнг-Юрэх и Огонек в среднем близка к 20%. При боль­ шом содержании мелкозернистого заполнителя влажность пес­ ков 40—50%. Влажность суглинков, содержащих в мерзлом состоянии большое количество мелких ледяных включений,

составляет 40—60%.

Вблизи тальвега долины полигонально-жильные льды на­ блюдаются редко. В направлении к бортам долины льдистость пород возрастает за счет увеличения как текстурообразующих (сегрегационных) льдов, так и жильных.

На неразрабатываемых участках происходит вытаивание жильных льдов и осадка поверхности вокруг земляных столбов (байджерахи), влажность которых после оттаивания пород быстро снижается до 15—20%.

Жильные льды способствуют разжижению и разубоживанию разрабатываемых пород. В ненарушенном состоянии породы россыпи при влажности меньше 40% сравнительно устойчивы.

85

Дополнительное увлажнение суглинков за счет тающих жиль­ ных льдов при неудовлетворительных условиях стока способ­ ствует интенсивному оползанию пород в направлении уклона местности. В среднем по месторождению жильные льды уве­ личивают объем «торфов» примерно на 1/3 часть.

2. Методика экспериментальных исследований

Экспериментальные исследования, проводившиеся в основ­ ном на месторождении р. Киэнг-Юрэх прииска Кулар с 1968 по 1970 г., включали теплобалансовые наблюдения в разные периоды теплых сезонов года на 29 экспериментальных пло­ щадках (табл. 25). На площадках 1, 3 растительно-моховой по­ кров сохранялся в ненарушенном состоянии, на всех остальных он был предварительно удален. Площадка 2 была расположена на участке вскрыши 1966 г. На 11 тепломелиоративных площад­ ках после удаления растительно-мохового покрова расстилали синтетические пленки: полихлорвинпловую, прозрачную (В-118) на площадках 8, 10, 17; полихлорвинпловую, эластичную (БМА) — на 7, 13-й; полиамидную (ПК-4) — на 11-й; поли­ этиленовую толщиной до 0,06 мм—на 21, 25, 26, 29-й и толщиной 0,12 мм—на площадке 22. На трех площадках (9, 14, 15) по­ верхность почвы была засыпана солью NaGl и смочена. Площад­ ка 5 была залита слоем воды толщиной 0,1 м. На площадках 18, 19, 20 проводились наблюдения за процессом оттаивания пород

(рис. 16) с привязкой к одному горизонту вскрыши, поэтому в пределах одного блока физико-механические свойства пород и условия их теплообмена с атмосферой были довольно близ­ кими, в то время как в различных блоках — неодинаковыми. Полностью вскрыты торфы были на участках расположения площадок 14—17 и 21—25. На площадках 26—27 снят слой суглинистых пород, мощность непродуктивных пород, сложен­ ных хорошо промытым галечником с примесью песка, состав­ ляла 1 м.

На площадках 18, 28—29 торф убран на глубину 20—30 см, равную примерно половине мощности слоя сезонного протапвания. На участке расположения площадок 4—8 суглинки бы­ ли отработаны в 1966 г. на глубину 1 м. К началу проведения наблюдений (1968 г.) здесь вновь сформировался слой сезон­ ного протаиванпя мощностью 0,8—1,0 м, характеристики по­ род которого не соответствовали естественному залеганию. На участках расположения площадок 9—13 н 19, 20 породы были представлены суглинками с примесью растительных остат-

86

88

а

Рис. 16. Схема расположения экспериментальных площадок в долинах рр. Кпэнг-Юрэх и Огонек. Цифры — номера пло­ щадок (описание см. в тексте).

лансомеры М-10 (для измерения радиационного баланса по­ верхности), актинометры АТ-50 (для измерения прямой ра­ диации) . Высота установки актииометрпческих приборов со­ ставила 1,5 м. Температуру и абсолютную влажность воздуха измеряли аспирационными психрометрами Ассмана большой модели, скорость ветра — анемометрами МС-13.

Температуру протаивающих пород измеряли дистанционным способом. Термисторы ММТ-1, собранные в гирлянды с шагом 20—25 см, закладывали в пробуренные скважины глубиной

1,2—1,5 м (площадки 1—5, 9—13, 14, 16, 17). На всех площад­ ках периодически измеряли глубину протаивания пород. Температуру поверхности почвы на площадках 15, 18—20, 24, 25, 28, 29 измеряли только напочвенными ртутными термо­ метрами, на остальных (кроме 26, 27-й) использовали термо­ пауки; почвенные термометры были дублирующими.

Тепловые потоки в почву измеряли тепломерами, изготов­ ленными из оргстекла в виде пластин 150x150 м2, толщиной 8—10 мм. Количество последовательно соединенных термопар 144. На каждой площадке устанавливали по два тепломера, которые закладывали на глубину 5—15 см.

Вторичные приборы — гальванометры ГСА-1, работающие в паре с актинометрическими приборами, потенциометры ПП-63 (с тепломерами и термопауками), мосты сопротивлений МО-62, Р-333 (с термисторами) — устанавливали в специально оборудо­ ванные передвижные помещения. К одному измерительному пульту, оборудованному многоточечными переключателями подключали по 30—50 датчиков. • ,

В зависимости от необходимой точности определения средне­ суточных величин составляющих теплового баланса вводили дополнительные сроки наблюдений. Так, на участках послой­ ной разработки (площадки 18—20) частота замеров достигала 15 раз в сутки. Кроме того, на этих площадках проводили гра­ диентные наблюдения дополнительно на высоте 0,5 м и исполь­ зовали по два комплекта актинометрических приборов (основ­ ной и контрольный).

Порядок оборудования площадок был следующий: после вскрыши растительного слоя и планировки поверхности в цент­ ре выбранных площадок бурили ручным буром (ложкой) в су­ глинистых или перфоратором в галечных породах несколько (до трех) скважин. При бурении отбирали пробы для изучения физических свойств пород — влажности, объемного веса, гра­ нулометрического состава.

На расстоянии 2—3 м от устья скважин устанавливали ме­ таллические или деревянные актинометрические стойки. При­ боры для измерения температуры и влажности воздуха на высо­ те 2 м и скорости ветра на высоте 1 м устанавливали на спе­ циальной стойке (одна на весь полигон). На площадках 9— 13 были заложены опорные реперы, нивелировку которых

90