CC BY
38
ханизация разработки россыпных месторождений. - М.: Недра, 1973.
4. Нурок ГА. Процессы и технология гидромеханизации открытых горных работ. - М.: Недра, 1985.
Рис. 3. Изменение скорости газа и воды на начальном участке струи: 1 - вода; 2 - газ
5. Шварцев С.Л. Общая гидрогеология. - М.: Недра, 1996.
— Коротко об авторах —
Михайлов А.Г. - ИХХТ СО РАН, Красноярск.
------------------------------------- ДИССЕРТАЦИИ
ТЕКУЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ О ЗАЩИТАХ ДИССЕРТАЦИЙ ПО ГОРНОМУ ДЕЛУ И СМЕЖНЫМ ВОПРОСАМ
Автор Название работы Специальность Ученая степень
ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ ФИРМА «ГЕОФИЗИКА»
ФАТХУТДИНОВ Исламнур Хасанович Прогнозирование и предупреждение осложнений при бурении глубоких скважин в неустойчивых глинисто-аргиллитовых отложениях 25.00.15 к.т.н.
© Н.А. Туласынов, 2004
УДК 622.271 Н.А. Туласынов
ЛЬДОПОРОДНАЯ РЕКУЛЬТИВАЦИЯ ПРИ ОТКРЫТОЙ РАЗРАБОТКЕ МЕСТОРОЖДЕНИЙ В УСЛОВИЯХ МНОГОЛЕТНЕЙ МЕРЗЛОТЫ
Семинар № 12
ш Ш одавляющее большинство осваиваемых месторождений Севера отрабатывается открытым способом, который сопровождается нарушением земель на большую глубину со значительным изменением гидрогеологических условий района разработок и его ландшафта, перемешиванием пород и выносом на дневную поверхность неплодородных пород. Следствием этого является непредвиденное и опасное нарушение экологического равновесия земли. Поэтому Север особенно нуждается в реализации технических решений с меньшей трудовой ресурсоемкостью, в чистых и безотходных технологиях. На землях,
перспективных для сельскохозяйственного использования, размещены отвалы пород обье-мом свыше 1 млрд. м3. Только за последние 20 лет горнодобывающими предприятиями нарушены свыше 200 тыс. га земель. Сложилась и прогрессирует тенденция накопления нарушенных, неотработанных и невосстановленных земель, так как ежегодно восстанавливается земель значительно меньше чем, нарушается.
При разработке мощных пологих и горизонтальных месторождений с коэффициентом вскрыши больше 1 выработанное пространство не полностью заполняется породами вскрыши с учетом коэффициента разрыхления. Кроме
того, вскрышные породы, представляющие собой строительный материал( песчано-
гравийная смесь), как правило, вывозятся на отсыпку дорожного полотна и используются на другие цели, что уменьшает объем вскрыши. В связи с этим возникает проблема заполнения выработанного пространства для осуществления рекультивации карьерного поля. Изложенные технологии с внутренним отвалооб-разованием не удовлетворяют требованиям технической рекультивации карьерного поля [1].
Предлагается при удалении вскрыши большой мощности заполнить выработанное пространство льдопородным целиком. Это обеспечивает рекультивацию карьерного поля.
Поставленная задача достигается тем, что, используя отрицательную температуру массива многолетнемерзлых пород в холодный период года, намораживают ледяную призму, методом дождевания, с помощью устройства «Град».
Режим дождевания существенно зависит от температуры окружающего воздуха, длительности свободного падения капель, степени их измельчения, скорости смещения факела в объеме воздуха и концентрации капель в объеме воздуха. При помощи агрегата можно получить быстро замерзающий монолитный лед и менее плотный, но достаточно прочный и не деформирующийся под транспортом фирн. Максимально измельчая воду посредством насадок малого диаметра, можно получить рассыпчатый снегообразный материал. Чаще нужен лед или фирн. Монолитный лед, как правило, покрывается слоем фирна. Принципиальным отличием и безусловным преимуществом намораживания льда дальнеструйным дождеванием перед известным методом послойного налива является возможность регулирования тепловых процессов в воздухе и на намораживаемой поверхности. Практика показала, что в течении суток одним агрегатом можно возвести массив льда (фирна) высотой более 10 м. Для получения на намораживаемой поверхности монолитного льда необходимо, чтобы из факела выпадала определенная доля для воды, смо-раживающая ледяные крупицы. Ускорению смораживания способствует переохлаждения воды. Натурные наблюдения позволили уяснить некоторые детали, сопутствующие завершающему смерзанию выпавшей на поверхность намораживания водяной смеси. Промерзание излившейся массы по характеру во многом
схоже со схватыванием густо замешанного на воде алебастра: смесь не растекается и не деформируется, копируя неровности подстилающей основы. Если по ней пройти сразу после нанесения, то ноги с хорошо ощутимым хрустом про-давят слой на 2-3 см. через 10-15 минут смесь уже не деформируется под ногами, а через 8-12 часов, при температуре воздуха около минус 30 °С и слое намораживания 30-35 см, замороженная масса удерживает транспорт. Стойкость к деформации и растеканию свежевыпавшей водоледяной смеси обуславливается тем, что зернистые кристаллы льда в ней жестко соприкасаются друг с другом, а вода занимает межкристаллические полости. При намораживании льда на плоскость поверхности не успевшая замерзнуть между кристаллами вода стекает вниз до полного насыщения фирна, где образуется монолитный слой. Быстрое смерзание кристаллов обеспечивается, запасом холода, приобретенным ими от воздуха к концу полета. Этого достаточно для замерзания водяных пленок в точках касания кристаллов. Формирование намороженной зимним дождеванием массы имеет все необходимые признаки термомеханического льдообразования, и именно им может объяснятся ускоренное замерзание водоледяной смеси. Быстрому промерзанию смеси содействует и постоянное смещение факела относительно площади намораживания. Уровень переохлаждения. Незамерзающей в воздухе воды будет обеспечивать мгновенное смерзание смеси при ее выпадении на поверхность намораживания. Слишком глубокое охлаждения факела нежелательно из-за образования материала, годного лишь для создания снежных гор. Поскольку образующиеся в воздухе ледяные гранулы средним размером от 1 до 2,5 мм приобретают преимущественно шаровидную форму, а упаковка их на намораживающей поверхности носит случайный характер, то близкая к оптимальной доля воды, необходимая для создания плотного льда, составляет от 40 до 55 %. Но такая смесь нуждается в дополнительном охлаждении, а следовательно, и во отведении дополнительного времени на ее промерзание.
Известно, что время полного промерзания слоя воды сокращается с уменьшением его толщины в квадратичной зависимости. Если время на замерзание есть величина постоянная, то можно определить толщину слоя, при которой он успеет промерзнуть за период работы ствола на соседних секторах площади намора-
живания или время выдержки на промерзание, т.е. скорость одновременного вращения ствола.
Уже имеющийся опыт намораживания и теплофизические расчеты однозначно показывают, что путем оптимизации намораживания установкой
«Град» с подающей насосной станцией можно создавать ледяные массивы высотой более 100 м.
Время промерзания определяется по таблице составленной по материалам теплофизического анализа и многократно проверенной в полевых экспериментах (Внуков, Файко, 1984 г.)
[2].
После намораживания необходимого объема ледяной призмы на нее начинают экскавацию предварительно разрыхленной вскрыши и формируют внутренний отвал. Причем толщина последней должна превышать мощность сезонной оттайки и обеспечивать теплоизоляцию ледяной призмы. В центральных районах Якутии мощность сезоноталого слоя составляет от 2 до 3,5 ми увеличивается к югу. Т.е толщина внутреннего отвала, укрывающая ледяную призму
Время промерзания (час) слоя при объеме льда в смеси 55%
Скорость вет- Толщина слоя смеси, см
ра, м/сек 5 10 20 30 40
при -50°С
0 3,5 7,7 19 33 50
1 2,2 5,2 13 25 40
2 1,7 4,2 12 22 35
при -400С
0 4,4 9,6 24 41 62
1 2,7 6,5 16 31 50
2 2,1 5,2 15 27 44
при -300С
0 5,8 13 32 55 83
1 3,6 8,6 22 42 67
2 2,8 7,0 20 37 58
при -200С
0 8,7 19 47 82 125
1 5,5 13 32 62 100
2 4,2 10 30 55 87
должна быть больше 2-3,5 м, которые установлены для каждого района.
Технический результат, получаемый при осуществлении предлагаемого, заключается в обеспечении заполнения выработанного пространства при коэффициенте вскрыши менее 1 и отвлечении части вскрыши на другие цели. Это обеспечит рекультивацию карьерного поля.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. «Создание землесберегающей технологии
открытой разработки месторождений в условиях многолетней мерзлоты».// Материалы второй международной конференции. Ресурсовоспроизводящие, малоотходные и природохранные техно-
логии освоения недр. Москва. 2003 г.
2. Файко Л.И. Использовниельда и ледовых явлений в народном хозяйстве. Геофизичекий аспект/ Красноярский гос. Ун-т. -Красноярск, 1986.
— Коротко об авторах -----------------------
Туласынов НА. — Якутский государственный университет.
