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

камн в фанерных трубах диаметром 350 мм. Сверху скважины закрывались деревянными пробками и по­ лиэтиленовыми колпаками. Затрубное пространство заполнялось породой, извлеченной при бурении сква­ жин. Температура пород в скважинах измерялась залемнвлеинымн термометрами в впнипластовой оправе с ценой деления 0,2°С. Кроме того, с помощью мор­ ского глубинного ртутного термометра с ценой деле­ ния 0,05°С проводились контрольные замеры темпера­ туры. Длительность выдержки термометров в скважи­ нах составляла 2 ч, что согласуется с инструкцией метеостанций. Нулевая изотерма определялась по по­ казаниям термометров и контролировалась бурением

пунктирными линиями показано колебание температу­

нию с участком, залитым слоем воды. Под водой мак­ симальная температура в слое 2 0 см была меньше на 2,4°, чем на дренированном участке. В этом случае значительная часть тепловой энергии, поступающей на рассматриваемую поверхность, расходовалась на наг­ ревание относительно холодной воды и на испарение п турбулентный теплообмен. По этой причине среднесу­ точная температура породы под слоем воды на глубине' 20 см была на 1-3° меньше, а на глубине 1,0 м на 0,9° меньше. Позднее на нижнем (дренированном) участке была произведена дополнительно вскрыша торфов ниже уровня грунтовых вод на 10—15 см. Замер температуры пород также показал отрицательное влияние слоя воды на прогрев деятельного слоя россыпи.

По результатам данных наблюдений разработана технология вскрыши торфов, при которой уровень грун­ товых вод в течение всего летнего периода поддержи­ вается на глубине порядка 35—40 см. В средней части подготавливаемого участка постоянно действует дренаж­ ная канава с уклоном не менее 0,005, которая обеспе­

чивает сбор и отвод с участка атмосферных осадков и грунтовых вод-

Уровень грунтовых вод можно регулировать и с по­ мощью водоотливной установки, но использование ис­ кусственного водоотлива требует значительных затрат. Для этой цели лучше проводить вскрышные работы до уровня, обеспечивающего в течение всего летнего пери­ ода поддержание поверхности «во внешне сухом» со­ стоянии. Более глубокое понижение грунтовых вод не­ целесообразно, так как это приведет к образованию «сушенцового» слоя, являющегося плохим проводником тепла нз-за наличия количества воздуха в порах поро­ ды. Процесс теплопередачи в этом случае осуществля­ ется в основном за счет теплопроводности (кондукцин), а массоперенос отсутствует или имеет подчиненное зна- «ение-

Данное предположение было проверено следующим способом. Под наблюдение было взято два одинаковых по своему гранулометрическому составу участка Дуту- рул-Урундашской россыпи, на которых торфа были уда­ лены весной. Свободный уровень грунтовых вод участ­ ков был различный. На первом участке грунтовые воды находились от поверхности на глубине 0,35—0,45 м, на втором — на глубине 1,3 м. Влажностьколебалась соот­ ветственно от 22,3 до 35,8% п от 3,7 до 12,8%. В сен­ тябре 1967 года было проведено контрольное бурение, в результате чего было установлено, что слой сезонного оттаивания достиг на первом участке 3,9 .ш на вто­ ром — 2 ,8 м.

Однако этот вариант приемлем для сравнительно больших расходов фильтрационного потока п грубоди­ сперсного состава пород. Если же имеются породы с низкой водопроницаемостью и большой высотой капил­ лярного поднятия (тонкие пески, супеси), в которых грунтовые воды находятся в застойном состоянии, то может потребоваться большое снижение уровня воды. Это связано с тем, что выше зоны капиллярной каймы почвенная влага не обладает подвижностью. В резуль­ тате при большой глубине залегания грунтовых вод затраты тепла на испарение могут сильно уменьшиться.

Если в долине имеется прерывистая многолетняя мерзлота и грунтовый поток движется по водопроница­ емой таликовой зоне, то процесс сезонного оттаивания

50

еще в естественных условиях усиливается за счет кон­ вективного переноса тепла и увеличения поверхности оттаивания.В результате деятельности человека, направ­ ленной на изменение условий поверхности, процесс от­ таивания можно как-то изменить. Так, в центральной части Ундииской россыпи первые разведочные работы, проведенные в 30-х годах, выявили большие по площа­ ди участки с многолетней мерзлотой. При отработке рос­ сыпи драгой через 30—35 лет на многих из них уже не было установлено мерзлоты. Преимущественно это на­ блюдалось там, где встречались незамкнутые талики, где ежегодно выращивали картофель и поверхность бы­ ла постоянно дренированной.

Вб время подготовки к драгированию первого опыт­ ного участка установлено, что интенсивность оттаива­ ния наиболее высокая во второй сезон. В данном слу­ чае оттаивание происходило в большем водоносном слое по горизонтальной и вертикальной (наклонной) Грани­ не мерзлого массива. Здесь влияние бокового фильтра­ ционного потока на оттаивание мерзлого массива име­ ло положительное значениеАбсолютная его величина незначительная, поскольку сравнительно мала площадь контакта с мерзлотой, но тем не менее создание таких условий (наличие сквозных таликов в мерзлых масси­ вах) будет целесообразным.

Роль сквозных таликов в процессах оттаивания была жспериментально проверена летом 1965 года на участ­ ке россыпи, отрабатываемой драгой «Г». На данном участке, расположенном в пределах высокой поймы, верхний горизонт пород представлен песчаио-галечнн- ковымп отложениями с коэффициентом фильтрации 30—38 м/сут и естественной влаленостью 18—20%. Грун­ товые воды находились от дневной поверхности на глу­

бине 35—45 см.

На вскрытой от торфов поверхности было оборудо­

фильтрационного потока долины на температурное поле пород. Скважина № 4 заложена в многолетнемерзлом массиве, сквалеина № 3 — на расстоянии 40 м от драленой разработки прошлых лет, скважина № 1 была за­ ложена на контакте сквозной талой зоны и многолет­ ней мерзлоты.

51

Наименьшая глубина оттаивания (рис. 7) зафиксиро­ вана, в скважине № 4 (замер производился 15 августа), наибольшая глубина оттаивания в скважине № 3 и не-, сколько меньше в скважине № 1- Все скважины были пробурены весной и оборудованы обсадными трубами. Верхняя граница многолетней мерзлоты в момент бу­ рения скважин соединилась со слоем сезонного промер­ зания. Процесс оттаивания мерзлых пород до глубины примерно 1,5 м происходил во всех скважинах более равномерно, затем интенсивность наращивания слоя от­ таивания сокращалась в скважине № 4, а на боковых (ориентированных по движению фильтрационного пото­ ка долины) скважинах № 1 и № 3 возрасталПри этом скорость оттаивания нарастала больше на участке, при­ легающем к дражной отработке, т. е. на границе пород с повышенной водопроницаемостью и водообильностыо.

При глубоком затоплении данного участка на зиму было установлено, что в зимний период граница много­ летней мерзлоты (нулевая изотерма) понижалась по всем скважинам. Наибольшее оттаивание в течение зи­ мы было зафиксировано в скважине № 3 и к весне 1966 года составило 90 см.

Проведенные наблюдения показали, что в условиях

водоносного слоя пород; 3) размеры оттаиваемых уча­ стков по площади необходимо увязывать со скоростя­ ми фильтрации и уровнем грунтовых вод. При большой площади мелиорации и близком от дневной поверхно­ сти залегании грунтовых вод происходит усиленное ис­ парение. В этом случае окажется более эффективным применение пленочных покрытий.

МЕРЫ ПРЕДОХРАНЕНИЯ ТАЛЫХ ПОРОД ОТ ПРОМЕРЗАНИЯ

Без предохранения от промерзания талых пород непозможно добиться разобщения многолетней мерзлоты от сезонно-промерзающего слоя. Применяемое в данном

мер по снижению глубины промерзания россыпей, нами в производственных условиях были разработаны и внедрены следующие способы утепления: 1) затопление на зиму водой; 2 ) глубокое рыхление поверхностного слоя.

Затопление на зиму водой

Практика показывает, что одним из наиболее эффек­ тивных способов предохранения россыпных месторож­ дений от зимнего промерзания является затопление участков при условии сохранения слоя воды под ледя­ ным покровом в течение всего зимнего периода. Слой воды не только препятствует проникновению холодно­

сток вовсе прекращается. Река Унда, как и большин­ ство рек Забайкалья, отличается значительными коле­ баниями расходов воды, поэтому очень важно выбрать

оптимальные сроки для затопления планируемых пло­ щадей.

Как известно, колебания температуры поверхности почвы носят гармонический характер. В связи с этим дважды в год, не считая суточных колебаний, происхо­ дит изменение знака теплового потока. Примерно в те­ чение полугода поток направляется от дневной поверх­ ности в глубину {рис. 8—1) и горные породы нагрева­ ются. Другую половину года тепловой поток направля­ ется к поверхности {рис. 8—3), т. е. породы отдают на­ копленное тепло в атмосферу. Хотя в этот момент по­ роды с поверхности начинают охлаждаться, однако вследствие запаздывания температурной волны в глу­ бине еще продолжается процесс оттаивания. Если про-

54