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

Объем мерзлых пород на некоторых россыпных месторождениях

сыпи существенно зависит и от ряда локальных факторов, в первую очередь от поверхностных условий (мощности мохоторфяного покрова, положения участка в рельефе), физических свойств пород (участки с хорошо фильтрующимися крупно­ дисперсными породами нередко являются таликами), гидрогео­ логических условий (водные источники оказывают значитель­ ное отепляющее воздействие).

Горные работы, проводимые на месторождениях, способ­ ствуют пространственному перераспределению участков с мно­ голетнемерзлыми породами. Повсеместно отмечаются случаи образования устойчивых мерзлых пород под отвалами промы­ тых пород и деградации их в пониженных участках. Содержа­ ние ледяных включений в породах может изменяться в широких пределах — от 10—12 до 70% по объему. Распространение многолетнемерзлых пород на россыпных месторождениях, как правило приуроченных к бортам долин, чаще всего бывает островным. Большое влияние на технологию горных работ может оказывать наличие в рыхлых отложениях россыпи раз­ личных криогенных образований, особенно полигональножильных льдов, оттаивание которых сопровождается осадкой поверхности вокруг грунтовых ядер (байджерахи). Разработка их сопряжена со значительными трудностями. С особенностями криогенного строения пород связано развитие в процессе оттаивания провальных образований (термокарст) и интенсив­ ного оползания пород со склонов (солифлюкция). Нарушение естественных условий разгрузки солифлюкционных потоков

ипроцессе разработки пород, залегающих у подошвы склона,

вудаление растительно-мохового покрова, сопровождающееся увеличением скорости и глубины сезонного протаивания, приводит иногда к нежелательным результатам. Так, в 1966 г. маркшейдерская служба прииска Кулар учла 120 тыс. м3

дополнительной! переработки пород, сползших со склонов в пределы промышленного контура.

Применяемое в настоящее время землеройное оборудование не приспособлено к разработке мерзлых пород без предвари­ тельного их оттаивания. Таким оборудованием технически возможно разрабатывать слой промерзших пород, залегающих на талом основании, следующей мощности (м):

Производительность драг при разработке мерзлых пород сни­ жается по сравнению с разработкой талых пород с 1500—2500 до 50—300 м3/смену. Поэтому переработка даже небольших

о

Т а б л и ц а 4

Продолжительность сезона горных работ, сутки

ским потерям полезного ископаемого. Согласно исследованиям, выполненным в научно-исследовательском институте «Иргиредмет», потери полезного ископаемого на драгах в некоторых случаях достигают 25—30% от первоначальных запасов и до

Технико-экономические показатели разработки россыпей

10

Продолжительность сезона разработки зависит от Клима - тических условий и вида применяемого при добыче оборудова­ ния (табл. 4). Наибольшее влияние эти условия оказывают на продолжительность гидравлической разработки, прибли­ зительно равной периоду положительных температур воздуха. Продолжительность сезона бульдозерных работ обычно на 10 — 20, а дражных на 50—60 суток больше.

Анализ производственных показателей горнодобывающих предприятий свидетельствует о существенном влиянии кли­ матических и мерзлотно-геологических условий на себестои­ мость разработки пород и производительность землеройного оборудования (табл. 5).

2. Теплофизпческие основы искусственного оттаивания и защиты

от промерзания горных пород

Теплофизические процессы в промерзающих и протаиваю­ щих породах. Теплопередача в горной породе, как и в других дисперсных телах, и теплообмен на ее границах с другими те­ лами осуществляются тремя различными процессами: молеку­ лярной теплопроводностью (кондукцией), излучением и массообменом.

Кондуктивнын поток тепла q выражается законом Фурье:

проводности под влиянием конвекции и излучения внутри пор. Коэффициент теплопроводности Яп определяется тепло­ проводностью и объемным соотношением входящих в состав породы компонентов (органо-минеральный скелет, вода, лед

ивоздух), а также структурой и текстурой породы. Представляя породу как двух-, трехили четырехкомпонент­

ную систему, можно теоретически получить формулы для рас-

11