Способ гидравлического оттаивания мерзлых пород Советский патент 1981 года по МПК E02F5/30 

(54) СПОСОБ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ОТТАИВАНИЯ МЕРЗЛЫХ ПОРОД

1

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при оттаивании мерзлых пород преимущественно с низкой водопроницаемостью в талом состоянии.

Известен способ гидравлического оттаивания мерзлых пород, включающий питание искусственного фильтрационного потока через стенки, инфильтрационных выработок и дренирование его в дренажные выработки 1.

Недостатком данного способа является невысокая скорость оттаивания пород с коэффициентом фильтрации менее 40 м/сут и невозможность оттаивания пород при наличии отдельиых слоев толщи с коэффициентом фильтрации менее 10 м/сут.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ гидравлического оттаивания мерзлых пород, заключающийся в питании искусственного фильтрационного потока воды через стенки распределительной кана.вы и отводе воды в дренажную канаву 2.

Недостатком указанного способа является то, что в слабофильтрующих порбдах

с коэффициентом фильтрации менее 20- 30 м/сут скорость оттаивания резко уменьщается как за счет уменьшения фильтрационного расхода воды, так и за счет уменьшения теплового потока солнечной радиации 5 поступающей непосредственно на поверхность оттаиваемого массива, вследствие увеличения площади затопления при уменьщении расстояний между оросительными канавами. При наличии прослоек водонепроницаемых пород ниже дна оросительных канав скорость оттаивания еще более уменьшается и применение его становится не эффективным.

Цель изобретения - ускорение оттаивания слабофильтрующих пород.

Указанная цель достигается тем, что пеV5 риодическим рыхлением пород механическими рыхлителями на глубину, превышающую глубину оттаянного слоя породы на 0,1-0,3 м, прокладывают соединяющие распределительную и дренажную канавы бороздовые оросители.

Кроме того, участок каждого бороздового оросителя прокладывают перпендикулярно распределительной канаве, а конечный - под углом 30-45° к дренажной канаве. На фиг. 1 изображена схема осуществления способа; на фиг. 2 - вид при выполнении оросителей в виде ломаной линии; на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 4 - сечение Б-Б на фиг. 1. На оттаиваемом участке сооружают дренажную канаву 1, распределительную 2, в которую подают воду - теплоноситель насосами или канавами из аккумулирующих прудов-отстойников. Затем распределительную канаву 2 соединяют бороздовыми оросителями 3 с дренажной канавой 1. Оросители начинают сооружать после естественного оттаивания слоя породы 4 под действием солнечной радиации. Оросители прокладывают путем рыхления породы механическими тракторными рыхлителями 5 на глубину 6, превышающую глубину оттаянного слоя породы на 0,,3 м. Вода 7 фильтрует, в основном, через оросители 3 и передает тепло окружающим породам 8. Для равномер го оттаивания (фиг. 2) оросители S. проводят от распределительной канавы 2 вначале перпендикулярно ей, а затем под углом «/, равном 30-40° к дренажной канаве. Предложенный способ оттаивания испытан на одном из россыпных месторождений золота, разрабатываемого драгой. На полигоне выделяют участок мерзлых пород с коэффициентом фильтрации 10-15 м/сут, мощностью 3,0-3,5 м, с площадью 85000 м, щириной 80-150 м и длиной 850 м. На нем выделяют три площадки, щирина которых равна ширине участка. На площадках 1 и 2 проводят горноподготовительные работы для фильтрационно-дренажного оттаивания мерзлых пород, для чего бульдозером в середине участка проводят дренажную канаву глубиной 2,0- 2,5 м, а параллельно ей на расстоянии 30- 70 м проводят распределительные канавы глубиной 0,3-0,5 м. Воду-теплоноситель подают самотеком в распределительные канавы из прудов-отстойников. На площадке 1 для ускорения оттаивания после подачи воды распределительную 2 и дренажную канавы 1 соединяют бороздовыми оросителями 3 путем рыхления пород механическими рыхлителями 5. При этом для придания уклона оросителям 3 поверхность площадки спланирована, а откосы дренажной канавы 1 выполнены до 30°. Глубина оросителей 3 составляет 0,85 1,2 м при расстоянии между ними 2,0-5,0 м, а естественное протаивание пород солнечной радиацией иа момент рыхления составляет 0.6-0.9 м. . По мере увеличения глубины оттаивания, а также заиливания и уплотнения грунта периодически через 5-10 сут оросители 3 углубляют. Для равномерного оттаивания часть оросителей 3 проведена от распределительной канавы 2 вначале перпендикулярно ей, а затем под углом 30- 45° к дренажной канаве 1. Вода 7 из распределительной канавы 2 через устья оросителей 3 поступает внутрь массива и, отдавая тепло мерзлым породам 8, самотеком стекает в дренажную канаву 1. На второй площадке оросители не создают, а породы оттаивают по известному фильтрационно-дренажному способу. На третьей площадке породы оттаивают солнечной радиацией. На всех трех опытных площадках проводят наблюдения за скоростью оттаивания пород. Глубина протаивания на площадке 1 больше, чем на площадках 2 и 3, причем глубины протаивания на площадках 2 и 3 отличаются незначительно. Это объясняется тем, что слабоводопроницаемые породы практически не оттаивают известным фильтрационно-дренажным способом. Себестоимости оттаивания 1 м породы на площадках 1 и 2 отличаются незначительно, но испытание предлагаемого способа оттаивания позволяет ускорить оттайку мерзлых пород и обеспечить готовность запасов к сроку драгирования на 95-ИО /о, повысить среднечасовую производительность драги на 20-30%. Формула изобретения 1. Способ гидравлического оттаиваиия мерзлых пород, заключающийся в питании искусственного фильтрационного потока воды через стенки распределительной канавы и отводе воды в дренажную канаву, отличающийся тем, что, с целью ускорения оттаивания слабофильтрующих пород, периодическим рыхлением пород механическими рыхлителями на глубину, превышающую глубину оттаянного слоя породы на 0,1-0,3 м, прокладывают соединяющие распределительную и дренажную канавы оороздовые оросителей, г. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью равномерного оттаивания мерзлых пород начальный участок каждого бороздового оросителя прокладывают перпендикулярно распределительной канаве, а конечный - под углом 30-45° к дренажной канаве. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Труды ВНИИ-1. Магадан, т. XXX, 1970, с. 330-335. 2.Там же, с. 332-335 (прототип).

/ / f / f

/ / / / /

////

//// л

у / / / / / / / /

h h h h h

8

- -w, г

r -r -r -r y;ijb - -l-/

...-„.,