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

при подвешивании пленки на высоту более 10 см

где коэффициент массоотдачи (30 определяется из соотношения Льюиса (Гребер, Эрк, Григулль, 1958)

Ограничиваясь первыми членами разложения экспонен­ циальных функций и пренебрегая слагаемыми tn и tan в знаме­ нателе (они малы по сравнению с 235), получаем выражение для конвективного теплового потока, обусловленного перено­ сом водяного пара:

При измерении 10 в миллибарах формула (IV. 104) имеет вид

158

Поскольку Рпа — at (tn — /пл)> конвективный поток тепла под пленкой, входящий в уравнение (IV.86), можно выразить уравнением

После аппроксимации функции 6дсгГ4 линейной зависимостью ^о+а л£ можно найти решение системы уравнений (IV.86) — (IV.88):

где

C ^iC Q + C j+ C JC »

CQ= G (i- K a) -f QKa (l—Апл),

Я д = ( 1 - И пл ) ( 1 - Р ^ ) .

Из формулы (IV. 107) видно, что увеличить скорость оттаива­ ния под пленками можно лишь воздействием на величину пара­ метра Сх путем выбора пленок с минимальным коэффициентом отражения, имеющих наибольший коэффициент пропускания как коротковолновой, так и длинноволновой радиации — величина Cj возрастает с увеличением функции пропускания длинновол­

нового излучения Рр и уменьшением коэффициента поглоще­ ния пленки ТГд.

Этот вывод подтверждается экспериментальными данными, полученными в районе прииска Кулар. Поглощение пленкой длинноволновой радиации приводит к некоторому снижению эффективного излучения площадки, покрытой пленкой, но в то же время сопровождается значительным ростом конвек­ тивных потерь тепла поверхностью пленки. По-видимому, это объясняется тем, что при наблюденных средних скоростях ветра (2—3 м/с) коэффициент конвективной теплоотдачи а х в не­ сколько раз превосходит коэффициент лучистой теплоотдачи а т, поэтому положительная роль радиационного эффекта может проявляться лишь при полном безветрии. Увеличение воздуш­ ного зазора под пленкой более 2—10 см не приводит к сущест­

159

Г л а в а V

ВЫЯВЛЕНИЕ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ПРИМЕНЕНИЯ СОЛЯНЫХ РАСТВОРОВ ДЛЯ ОСЛАБЛЕНИЯ СМЕРЗАНИЯ ПОГОД В УСЛОВИЯХ СУРОВОГО КЛИМАТА

Прочностные свойства мерзлых дисперсных горных пород практически определяются их льдистостью (содержанием льда). Одним из активных методов искусственного уменьшения льда в мерзлых породах, а следовательно, и снижения их прочности является засоление. Путем засоления можно предохранить поро­ ды от промерзания или ускорить их рттаивание. Оно использу­ ется в районах с умеренным климатом и даже с суровым, как в Ангарске, Братске, Иркутске, Новосибирске, Западной Якутии (Пантелеев, 1964; Гордиенко, 1966; Далматов, Ласточкин, 1966; Далматов и др., 1967; Батенчпк и др., 1968; Улицкий, 1968; и др.). Однако следует заметить, что засоление пород с производственной целью использовалось в основном в строи­ тельной практике при небольших объемах земляных работ. Сведений о применении этого метода в горнодобывающей про­ мышленности, особенно в условиях Крайнего Севера и СевероВостока страны, почти нет.

Возможны два направления практического применения засоления. Первое — предварительное засоление талой породы для понижения температуры ее смерзания. В зимний период общее количество льда в засоленных породах меньше, чем в незасоленных; в весенний период происходит более раннее оттаивание засоленных пород при температурах более низких, чем температура оттаивания незасоленных пород. Второе — введение в мерзлую породу раствора соли такой концентрации, при которой температура замерзания ее ниже температуры породы. Лед при соприкосновении с раствором соли начинает растворяться (таять) до тех пор, пока концентра­ ция раствора, введенного в породу, не понизится за счет раз­ бавления при таянии льда настолько, что температура замер­ зания его станет равной температуре породы.

В обоих случаях максимальное количество соли, необходи­ мое для введения в породу, находится исходя из равновесной для данной температуры концентрации раствора, которую

а

Рас. 32. Температура замерзания (г®, С), удельная теплоем­

кость прп 0°С (Ср, кал-град) и удельный вес при 15° (d, г/см3) растворов солей хлористого натрия, кальция и магния.

Концентрация растворов (с) выражена в процентах.

нужно достичь при засолении. Фазовые диаграммы, приведен­ ные на рис. 32, дают равновесные концентрации некоторых солей.

Анализ сведений о производственном опыте использования искусственного засоления показывает, что наибольшее распро­ странение получает первый вариант — предохранение тонко­ дисперсных пород от промерзания и уменьшение их смерзаемости. К настоящему времени изучены основные свойства засоленных пород (температура замерзания, фазовый состав, прочностные характеристики), даны некоторые рекомендации о способах введения соли в породу, сроках засоления, нормах расхода соли (Алексеев, Липсон, 1966; Далматов, Ласточкин, 1966; Назаров, 1966; Гордиенко, 1966; Ухов, 1959, 1964; и др.).

Из-за высокой фильтрационной способности средне- и крупно­ дисперсных пород может произойти проникновение соли на большую глубину, чем это необходимо. В результате эффектив­ ность использования соли заметно снижается.

162