Устройство для защиты талых пород от промерзания

 

Изобретение относится к горной пром-сти. Цель - повышение эффективности защиты за счет снижения материальных и трудовых затрат на ее осуществление . По периметру полигона расположены водоудерживающие дамбы 2, а на поверхности полигона - противофильтрационный зкран (ПЭ) 3 со слоем 4 воды. Причем ПЭ 3 выполнен в виде ледяной облицовки, толщина которой . определяется из формулы, приведенной в изобретении. До наступления морозного периода возводят дамбу 2, а при наступлении мороза выполняют ПЭ 3. Толщина облицовки зависит от мощности предохраняемых талых пород 1 и глубины заливаемого слоя 4, т.е. она д.б. такой, чтобы количество тепла, заключенного в породах 1 и слое 4 воды, о не смогло растопить ее. Глубина слоя 4 д.б. такой, чтобы за весь морозный период она не смогла промерзнуть полностью и намораживакяций слой льда не сомкнулся бы с облицовкой на поверхности полигона. 1 ил. ЬвА (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 Е 21 С 41/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4172617/22-03 22) 24.11.86

>6) 15.03,89. Бюл. М - 10 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт золота и редких металлов "ВНИИ-1" (72) Г.З. Перльштейн, Н.П.Лавров и В.И.Антонов (53) 622.271(088.8) (56) Красильников Ю.В. и др. Комбинированный способ защиты талых песков от промерзания. — Горный журнал,,1982, Ф 10, с. 19-21.

Емельянов В.И. и др. Техника и технология подготовки многолетнемерзлых пород к выемке. М.: Недра, 1978, с. 92-94, рис, 3,4. (54) УСТРОЙСТВО Щ И ЗАЩИТЫ ТАЛЫХ ПОРОД ОТ ПРОМЕРЗАНИЯ (57) Изобретение относится к горной пром-сти. Цель — повышение эффективности защиты за счет снижения мате„„SU„„1465570 А1 риальных и трудовых затрат на ее осуществление. По периметру полигона расположены водоудерживающие дамбы 2, а на поверхности полигона — противофильтрационный экран (ПЭ) 3 со слоем

4 воды. Причем ПЭ 3 выполнен в виде ледяной облицовки, толщина которой определяется из формулы, приведенной в изобретении. До наступления морозного периода возводят дамбу 2, а при наступлении мороза выполняют ПЭ 3.

Толщина облицовки зависит от мощности предохраняемых талых пород 1 и глубины заливаемого слоя 4, т.е. она д.б. такой, чтобы количество тепла, заключенного в породах 1 и слое 4 воды, не смогло растопить ее. Глубина слоя

4 д.б. такой, чтобы за весь морозный период она не смогла промерзнуть полностью и намораживающий слой льда не сомкнулся бы с облицовкой на поверхности полигона. 1 ил.

1 1465570 (Изобретение относится к горной и омышленности и может быть ислольз вано для защиты талых пород от промЮрзания при производстве открытых горных работ.

Целью изобретения является повышение эффективности защиты за счет снижения материальных и трудовых зат ат на ее осуществление. !О

На чертеже изображен продольный р эрез полигона.

Устройство для защиты талых пород 1

op нромерзания содержит расположенные п о периметру полигона водоудержинаю- 15 е дамбы 2, противофильтрационный экран 3 на поверхности полигона, вы-олненный з виде ледяной облицовки, слой 4 воды на указанном экране.

При этом толщина ледяной облицовки 20

=оставляет не Се Те+от Ст Тт лгде h — толщина ледяной облицовки,м; л глубина затопления, м; 25

Ст,Св — удельная теплоемкость соответственно талой породы и воды, Дж/м". град;

Т вЂ” температура воды в период

8 закачки, град; 30

h — мощность талых пород м

Т„ — средняя темпера;ура талых пород, град.; — плотность льда, кг/м ; — теплота кристаллизации воды, 35

Дж/кг.

Возведение устройства для защиты алых пород от промерзания и его ликидацию осуществляют следующим образом.

Предварительно на полигоне производят оттайку пород 1 любым известным способом. До наступления морозного периода возводят водбудерживающую 1амбу 2 по периметру предохраняемого полигона высотой 1,5-1,6 м, Выполнение противофильтрационного экрана 3 начинают при наступлении морозного периода. Противофильтрационный экран

3 выполняют в виде ледяной облицовки известными способами, например разбрызгиванием воды мониторами. Толщина ледяной облицовки зависит от мощности предохраняемых талых пород 1 и глубины заливаемого слоя воды 4, т.е. она должна быть такой, чтобы количество тепла, заключенного в талых породах 1 и слое 4 воды, не смогло растопить ее, Б формул» 1) это условие выдерживается: н числителе- приведена сумма тепловой энергии, приходящаяся на единицу площади, а н знаменателе — известные константы для данного химического состава льда, определяющие теплоту плавления единицы площади. Число два в знаменателе говорит о том, что тепло талых пород 1 и споя 4 воды расходуется поровну как на ледяную облицовку, так и в окружающий мерзлый массив и в атмосферу.

В результате намораживания ледяной облицовки на поверхности пород и откосах дамбы получается ледяная емкость в виде ванны, которую заполняют слоем 4 воды. При этом глубина заливаемого слоя воды должна быть такой, чтобы на весь морозный период она не смогла промерзнуть полностью и намораживающийся слой льда не сомкнулся бы с ледяной облицовкой на поверхности полигона, так как в противном случае начинается промерзание породного массива, поэтому глубина заливаемого слоя воды должна быть не менее глубины сезонного промерзания стоячих водоемов для каждого климатического района отдельно. Так, в условиях Северо-Востока глубина заливаемого слоя воды составляет 1,2-1,5 м.

В весенний период перед началом разработки полигона для ускорения оттаивания льда производят зачернение поверхности золой или гравием, вследствие чего увеличивается количество поглощенной солнечной радиации и лед становится таким рыхлым, что легко разрушается различными видами землеройной техники. Если начало разработки приходится на более ранний период, когда лед достаточно прочный, то производят его рыхление бульдозерно-рыхлительными агрегатами, при этом часовая норма на разрушение льда составляет 5-10 тыс.м, а на рыхление мерзлых пород - 200-250 мэ, что показывает экономичность разрушения льда, а . следовательно, преимущества предохранения талых пород от промерзания.

Пример. Предохраняли от промерзания породы, оттаянные гидроигловым способом на одном из дражных полигонов. Ширина полигона 60 м, длина

940 м, мощность талого слоя 6 м, средо, няя температура пород около 3,5 теплоемкость пород 2600 кДж/м град, глубина промерзания стоячих водоемов при ненаруженном снежном покрове в з 1465570

4 районе работ 1,2-1,5 м. К концу сен- Ф о р и у л а и з о б р е т е н и я тября по периметру предохраняемых по- Устройство для защиты талых пород род была возведена водоудерживаюшая от промерзания, содержащее располодамба высотой 2 м. Намораживание ле- женные по периметру полигона водо.5 дянои облицовки производили в конце удерживаюшие дамбы, протнвофильтраципервой декады октября, когда в ноч- онный экран на поверхности полигона ное время температура воздуха опуска- и слой воды на указанном экране о у лась до минус 15- 0 С, а температура о т л и ч а ю щ е е с я тем что воды в дражном котловане была плюсо- 10 с целью повышения эффективности завая (за счет подпитки более теплыми щиты за счет снижения материальных о грунтовыми водами), примерно 1 С.. и трудовых затрат на ее осуществлеГлубина затопления была принята рав- ние, противофильтрационный экран выной 1,5 м. По формуле (1) рассчитали полнен в виде ледяной облицовки

t необходимую толщину ледяной облицов-. 1 толщина которой составляет ки, равную 0,1 м. hB. Ca. TS+h CY T

На откосы дамбы и поверхность поI лигона воду подавали разбрызгивателя- где h — толщина ледяной облицовки м.

h 1 У ми. После намораживания ледяной обли- h — глубина затопления м

Э 1 цовки толщиной 0,1 м произвели закач- 2g С,С вЂ” удельная теплоемкость соотку воды в образовавшуюся емкость об- ветственно талой породы и щим объемом 90 тыс. м . В апреле сле- воды, Дж/м . град.; дующего года перед началом разработки Т вЂ” температура воды в период полигона при разрушении льда была об- закачки, град; наружена незамерзшая в нижней части, 25 п — мощность талых пород, м; емкости вода (значит, заливаемый слой Т вЂ” средняя температура талых воды йромерз не на всю глубину), а пород, град.; породы находились в талом состоянии, P — плотность льда, кг/м ; готовые к разработке (без дополнитель- L — теплота кристаллизации воды, ных затрат). Дж/кг.

Составитель М. Градусов

Редактор И.Рыбченко Техред Л.Олийнык Корректор М.Пожо

Заказ 921/34 Тираж 449 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101