Исследование теплового режима приуступной и приоткосной части массива бортов карьера «Удачный» Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

© И.Н. Александров, Г.В. Шубин, Д.И. Кирюшин, 2004

УДК 622.86

И.Н. Александров, Г.В. Шубин, Д.И. Кирюшин

ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОВОГО РЕЖИМА ПРИУСТУПНОЙИПРИОТКОСНОЙ ЧАСТИ МАССИВА БОРТОВ КАРЬЕРА «УДАЧНЫЙ»

Семинар № 1

Сначала 2002 года на карьере «Удачный» производятся температурные наблюдения за состоянием теплового режима массивов уступов и берм по бортам различной экспозиции.

Методика проведения натурных измерений мест заложения, параметры и конструкция термоскважин достаточно подробно освещены в работе [1].

Анализ результатов наблюдений позволяет произвести оценку состояния и динамику изменения теплового режима массивов уступов в течение последних лет по всем бортам карьера. По результатам температурных наблюдений установлено, что максимальные значения величин протаивания приоткосных и приус-тупных массивов берм и уступов характерны для южного, западного и в меньшей степени северного бортов карьера.

Завышенные значения границы оттаивания приоткосных массивов южного и западного бортов предположительно связаны с влиянием дренажа карьерных вод в районе зумпфа-перехвата на горизонте +115 м., а также сильной обводненностью на горизонте +70 м, в районе термоскважины №8 (рис. 1) по западному борту карьера.

На рис. 2 приведены графики динамики

Север Ьот.м восток № зап^д

ТС-2 ^ ^ ^ ^ ТС-«^щ 2 2 - " \ тс-з ^ \

2.9 2 9

/ ^ чТС-5

ТС-1 *4.4 \ ^ Ч 4.1 \ ТС7 4.7

їв ТС*4* __ “ ТС-8 -'■'*-*5 6

протаивания массивов уступов в их приоткосной и приуступной части по бортам карьера в течение 2003 г. Как показали результаты исследований, практически повсеместно начало интенсивного протаивания массивов наблюдается с середины мая, достигая своих максимальных значений к концу сентября и в дальнейшем (октябрь - середина ноября) отмечается сокращение глубины протаивания, т.е. происходит процесс промерзания таликовой части породного массива. К середине ноября массив по всем бортам карьера, как показывают натурные замеры в термоскважинах, полностью промерзает и по всей глубине уступов устанавливается отрицательная температура.

Промерзание таликов происходит значительно интенсивнее по времени, чем протаива-ние массивов ввиду того, что на этот процесс влияют уже два взаимно встречных направления промораживания. Промерзание талика образовавшегося в массиве происходит как с поверхности уступа (низкие отрицательные температуры воздуха), так и из глубины массива, имеющего многолетние отрицательные температуры ниже глубины 5-7 м (рис. 1, 2).

Следует отметить, что области занимаемые таликом в приоткосной части бермы, больше областей талика в приуступной части бермы. Это можно объяснить меньшим прогреванием данной части уступа и большей площадью контакта с окружающим массивом многолетнемерзлых пород. Исключение составляет участок западного борта, горизонт +70 м. На этом участке, как видно из графиков, область приус-тупной части талика значительно больше области его приоткосной части.

Рис. 1. Максимальная глубина оттаивания пород по экспозициям бортов карьера «Удачный» в 2003 г.

Приведенный факт, очевидно, обусловлен утечками из системы водоотлива и скапливанием как собственно утечек, так и поверхностных вод на данном участке уступа. Сложившаяся ситуация существенно увеличивает рас-тепляющее воздействие сезонных факторов на верхнюю часть сверхвысокого уступа +70^ -35 м. западного борта.

Наиболее активные процессы формирования сезонных таликов на карьере «Удачный» происходят, как было отмечено ранее, на горизонте +115 м. южного борта и горизонте +70 м. западного борта. В пределах этих участков существенное влияние на глубину протаивания скального массива оказывает, помимо атмосферных осадков, поступление карьерных вод. На горизонте +115 м. южного борта, дополнительным фактором является фильтрация карьерных вод из зумпфа и провала в поверхность

бермы, расположенной в непосредственной близости от зумпфа. На горизонте +70 м. западного борта значительную активность проявляют минерализованные воды, попадающие на данный участок с вышележащего горизонта +160 м. На приведенных графиках видно, что области распространения таликов южного и западного бортов карьера, значительно превосходят области распространения таликов северного и восточного бортов. Основной растеп-ляющий фактор - солнечная активность, значительно большее влияние имеет в пределах северного борта, однако дополнительные рас-тепляющие факторы южного и западного бортов карьера, формируют более объемные талики (рис. 2).

Рис. 2. Динамика протаивания приуступной и приоткосной части массива бортов карьера ”Удачный ”

2003

май

июнь

июль

август

сентябрь

октябрь

Северный борт, горизонт +115м

2003

Восточный борт, горизонт ♦70м

-J -М

\ \

> 4-х-—

< > si

май

июнь

июль

август

сентябрь

октябрь

.„N,

І

)\

6м

6м

ТС-1, приоткосная; ТС-2, приуступная

20 0 3

май

август

сентябрь

октябрь

Южный борт, горизонт ♦115м

— ТС-3, приоткосная;

ТС-4, приуступная

— -

1 ---і і

-А

^^5

2003

май

июнь

июль

август

сентябрь

октябрь

Западный борт, горизонт +70м

^—

\

4 А-

*4

\

6м

6м

=r ^ ТС-5, приоткосная;

ТС-6, приуступная

\ ТС-7, приоткосная; ТС-8, приуступная

а)

Результаты исследований протаивания массива бортов карьера «Удачный» показали, что минимальному прогреву подвержен восточный борт, таликовая зона которого меньше, чем на других по экспозиции бортах, в 1,3-1,8 раза как в приуступной, так и в приоткосной части массива.

Таким образом, проводимый на карьере мониторинг теплового режима позволяет установить сроки и параметры величин протаива-ния массивов уступов по бортам различной экспозиции, определить численные значения температуры массивов горных пород, границы и мощность деятельного слоя на любой период времени. Это дает возможность разработать мероприятия, обеспечивающие уменьшение размеров таликовых зон, либо ее полную нейтрализацию при оттаивании поверхностей откосов уступов и предохранительных берм, для снижения активности процесса их выветривания.

Одним из таких мероприятий может служить термоизоляция отдельных неблагоприятных локальных участков берм и откосов бортов карьера для регулирования их теплового режима. Работы в данном направлении на карьере

Рис. 3. Последовательность формирования опытно-промышленного участка с термоизоляционным покрытием

«Удачный» ведутся с октября 2003 г. На опытно-

промышленном участке гор.-35 м южного борта, в районе размещения наблюдательной станции за процессами выветривания, общей б) протяженностью более 50 м, обо-

рудован 15-ти метровый участок бермы, покрытый термоизоляционным слоем, для сравнительной оценки интенсивности процессов выветривания участков откосов с искусственным покрытием и в естественном состоянии.

Термоизоляционный слой создавался из плотной полиэтиленовой пленки (длиной -15 м, шириной - 2,8-3,0 м, толщиной -0,5-1 мм) с нанесением на нее мелкоизмельченного отсева, с толщиной слоя, в среднем, 15-18 см по площади засыпки. Меньшие значения толщины насыпного слоя относятся к периферийным участкам. Последовательность формирования опытно-промышлен-ного участка с термоизоляционным покрытием показана на рис. 3.

На рис. 4 приведена схема установки реперов наблюдательной станции опытнопромышленного участка на гор-35-80 м с указанием необходимых размеров и мест расположения участка с термоизоляционным покрытием, а также точек заложения температурных скважин. Термоскважина №9 расположена в

Рис. 4. Схема размещения и установки элементов конструкции наблюдательной станции на горизонтах -35+-80м

непосредственной близости от участка с термоизоляцией и изолирована от окружающей среды тем же материалом, что и опытный участок. Участок термоизоляции вокруг скважин имеет площадь 1,5х1,5 м2, толщина насыпного слоя порядка 0,15-0,2 м.

Температурные замеры, проведенные с октября 2003 по январь 2004 г. на опытнопромышленном участке (ТС№9 и ТС№10), дают уже за данный незначительный промежуток

времени изменение показаний в промерзании массива под термоизоляционным слоем и без него на аналогичных глубинах. Так, замеры, проведенные в декабре 2003 г. и январе 2004 г показали различие температур по глубине термоскважин соответственно:

на глубине 3 м порядка 1,8^1,9 °С; на глубине 5 м порядка 1,0^1,1 °С; на глубине 10 м порядка 0,1^0,4 °С.

-------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Александров И.Н., Шубин Г.В., Кирюшин Д.И., Заровняев Б.Н. Мониторинг теплового режима массива уступов карьера «Удачный». - М.: Изд-во МГГУ, Горный информационно-аналитический бюллетень 2003, №7. С 11-13.

— Коротко об авторах ---------------------

Александров И.Н. - кандидат технических наук, Шубин Г.В. - кандидат технических наук, Кирюшин Д. И. - инженер,

Институт «Якутнипроалмаз».

--------------------------------------- © Т.С. Цидаев, Т.Г. Хетагурова,

В.И. Голик, 2004

УДК 504.55.054:662 (470.6):624.05

Т.С. Цидаев, Т.Г. Хетагурова, В.И. Голик

ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ВЫПУСКА ЗАКЛАДКИ ГРАФО-АНАЛИТИЧЕСКИМ МЕТОДОМ

Семинар № 1

~П ыпуск металлоносной закладки при разработке техногенных месторождений подчиняется законам истечения сыпучей среды. На основании экспериментальных данных определены объем эллипсоида выпуска, усеченного плоскостью выпускного отверстия и коэффициент примешивания боковых пород (табл. 1).

Объем эллипсоида:

Уобщ = V + ^2 (1)

обш 3 паЬс

7Ш 'Ь 'с 'а

а

а

а

(2)

где а, Ь, с - полуоси эллипсоида в средней части; а2, Ь1, с2 - полуоси эллипсоида в нижней части.

Ь = Ц

а

с !~2

= — л/а -

2 2 2 и /і

а -а а = ЬV1 -

а

с1

2 2

а а

сл/1 - <

(3)

(4)