Файл: Стафеев, П. Ф. Драгирование забайкальских россыпей опыт подготовки и разработки дражных полигонов в комбинате Балейзолото.pdf

лых россыпей в долине реки Унды и в районе мыса Шмидта (Чукотский национальный округ).

На верхней Ундинской россыпи было оборудовано два участка, поверхность площадки № 1 была обрабо­ тана фурнловой смолой, площадка № 2 представлена галечниками, освобожденными от почвенно-раститель­ ного покрова. В июле оттаявший слой предварительно бульдозерами был снят. В составе отложений преоб­ ладали галечники с песчано-гравийным заполнителем, объемный вес скелета составлял 1800—1900 кг/м3, со­ держание льда — около 92,5 кг/м3, то есть теплота фа­ зовых переходов (Qcj,) равна 7400 ккал/м3. Коэффици­ ент теплопроводности таких пород в талом состоянии ■близок 1,5 ккал/м град. ч. Опыт длился с 1 по 30 ав­ густа, т. е. At = 720 ч. Коэффициент турбулентного теп­ лообмена а, судя по данным Читинской обсерватории, близок к 10 кал/м2град. ч. Относительная излучатель­ ная способность галечников (б), как и большинства других пород, составляет примерно 0,9. Коэффициент б,

В табл 8 приводится величина правой части урав­

Для оценки величины левой части уравнения (6 ) использованы данные Читинской обсерватории и метео­ станции города Балея, а также результаты собствен­ ных наблюдений. Было отмечено, что на поверхности площадки, обработанной водонепроницаемой пленкой

43

из фуриловой смолы, задерживалось (а затем испаря­ лось) около 1 0 % выпадающих осадков, т. е. около 0,007 м3 воды с каждого квадратного метра. Испарение для площадки № 2 оценено по аналогии с площадкой Читинской обсерватории, где в сходных условиях вели­ чина испарения близка к сумме атмосферных осадков. Значения альбедо (А) взяты из работы В. П. Бакакппа. С учетом этого рассчитаны и сведены в табл. 9 все члены левой части уравнения (6 ) для эксперименталь­ ных площадок.

По графику па рис. 5 находим, что температура по­

ная по формуле Стефана — Крылова, составляет соот­ ветственно 1,96 и 1,7 м. Фактически породы оттаяли па 2,03 и 1,80 м, т. е. наблюдается близкое совпадение фак­ тических и расчетных данных.

Таким же способом в районе мыса Шмидта рассчи­ тывали скорость оттаивания оторфоваиного суглинка при ежедневном удалении талого слоя. В качестве реги­

турбулентного теплообмена, альбедо поверхности и теплофизпческие характеристики пород взяты из работы И. М. Папернова (1969), который непосредственно изме­ рял эти характеристики на одном из полигонов прнис ка Полярный: Ze = 7,79 ккал/м2ч-, а = 11,46 ккал/м2ч.град.

7= 0,5 ккал/м2град.ч.

Основное достоинство предложенного метода расче­ та температуры поверхности горных пород заключается в том, что исключается необходимость организации до-

44

рогостоящнх актинометрических наблюдений, а доста­ точно воспользоваться только некоторыми сведениями ближайшей метеостанции и можно графо-аналитичес­ ким путем определить температуру поверхности горных пород в требуемом нами районе. Ошибка в определении

Ф (Т0), к к а л /м 2

То, град

Рис. 5. График для определения температуры поверхности пород на экспериментальных площадках в долине реки Унды.

глубины оттаивания пород по известной формуле Сте­ фана —Крылова с использованием температуры по­ верхности, рассчитанной по разработанному способу, сравнительно небольшая.

Величина S в июле для района мыса Шмидта рав­ на 10475 ккал/м2 в сутки. По графику на рис. 6 нахо-

45

Т а б л и ц а 10

Ф(То), к к а л / м 2

P;ic 6. График для расчета температуры поверхности оторфованных суглинков в районе мыса Шмидта.

дим, что среднесуточная температура поверхности сос­ тавляет 4,8°. Фактически породы оттаивали в среднем на 4,6 см в сутки, причем за период наблюдений темпе­ ратура воздуха была выше среднемноголетнеп.

46

Роль грунтовых вод в процессах оттаивания

В предыдущих разделах рассматривались процессы молекулярной теплопроводности в горных породах при солнечной оттайке. Ими, однако, не исчерпываются все

го зачастую много выше, чем в «твердом теле». Влияние водного фильтрационного потока на отта­

ивание мерзлоты стало наблюдаться еще в прошлом веке. В 1838 году в «Горном журнале» неизвестным автором сообщалось, что сезонное оттаивание пород больше 'там, где поверхность дренирована. О тепловом воздействии движущейся над поверхностью мерзлых пород грунтовой воды указывали в свое время (это были в то время первые наблюдения) Л. А. Ячевскнй (1905), А. Э. Гедройц (1897), которые в своих иссле­ дованиях установили зависимость оттаивания мерзлых пород от атмосферных осадков. На основании указан­ ных наблюдений и исследований ряда других авторов в горной практике стали развиваться фильтрационнодренажный и дождевально-фильтрационный способы оттаивания.

Взаимодействию грунтовых вод с мерзлыми поро­ дами было посвящено множество исследований, в ко­ торых этот сложный вопрос рассматривался как в при­ роде, так и в условиях хозяйственной деятельности.

В настоящее время установлено, что грунтовые во­

грунтовых вод будет отепляющим только в том случае, когда вода движется в сторону более низких темпе­ ратур.

Практический интерес представляют нередко встре­ чающиеся условия, при которых направление грунто­ вого потока перпендикулярно температурному гради­ енту, т. е. jх= 0. В этих случаях тоже происходит кон-

47

ва и структуры пород. Таким образом, рост эффектив­ ной теплопроводности в направлении, перпендикуляр­ ном потоку, прямо пропорционален скорости фильтра­ ции.

Влияние грунтовых вод не исчерпывается конвек­ тивным переносом тепла. Влажностный режим в ог­ ромной мере определяется колебаниями уровня грун­ товых вод. От количества почвенной влаги зависят теплофнзическпе константы породы и процессы испа­ рения на поверхности.

Для выявления местных особенностей влияния уров­ ня грунтовых вод на температурный режим пород бы­

до песчаио-галечпнковы.х отложений. На основной час­ ти участка грунтовые воды находились от дневной по­ верхности на глубине 30—35 см, а верхняя часть рос­ сыпи на площади около 10 тыс. м2 была обнажена ни­ же уровня грунтовых вод и оказалась залитой слоем воды в 10 см. Дальнейшее понижение уровня грунто­ вых вод самотечными отводными канавами было не­

ны с почвенными вытяжными термометрами типа ТПВ50. Бурение скважин диаметром 102 мм осуществля­ лось станком «Эмпайр». Все геотермические скважины

4 8