ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ СПОСОБЫ ОТТАИВАНИЯ

Вспомогательными называют способы оттаивания, которые по тем или иным причинам целесообразно применять в весьма ограниченных масштабах, преимущественно па некоторых специальных работах. Одни и те же способы в разные исторические периоды могут в зависимости от области их использования относиться и к ведущим, и к второстепенным, и к вспомогательным.

Таблица III.7

Результаты оттаивания мерзлых пород пожогом (по данным М. И. Шейхет)

С давних времен, когда разработка мерзлых пород велась вручную, основным способом подготовки служило оттаивание пожогами. Технология его практически без изменений «дожила» до середины двадцатого столетия, пожоги продолжали использовать при проходке котлованов, рытье неглубоких траншей и т. и. {Жуков, 1946).

Для пожога, как правило, используют дрова, реже уголь. Костры раскладывают па площади, предварительно очищенной от снега, на каждый идет 0,2—· 0,3 м³ дров. Для уменьшения потерь тепла в атмосферу необходимо прикрывать костры листовым железом. Огонь поддерживают в течение 2—4 ч, после чего костер переносят на другое место и приступают к разработке оттаявших пород. На 1 м³ мерзлых, пород расходуется от О,5 до 1,5 м³ дров. Несмотря па ото, оттаивание происходит медленно. Как видно из данных Μ. И. Шейхет, приведенных в работе. К. Ф. Жукова (1964), скорость оттаивании п расход топлива существенно зависят не только от льдистости, но и от литологии пород (табл. III. 7).

Вместо костров нередко более удобным оказывается применение разогретого бута. В этом случае костры или специальные печи устраивают рядом с участком оттаивания. Бут, в качестве которого желательно использовать обломки крепких горных пород размером 10—25 см, разогревают до 200—250°С. На поверхность оттаиваемых пород бут укладывают ровным слоем в 35—40 см, присыпают сверху землей, укрывают мхом или дерниной. Благодаря этому уменьшаются холостые затраты тепла и но сравнению с пожогом расход топлива сокращается в 3—4 раза. Бут выдерживают па забое от 8 до 15 ч. На россыпных месторождениях Северо-Востока эти старинные способы оттаивания используют главным образом при проходке разведочных шурфов н траншей.

Современными аналогами пожогов, но существу, следует считать поверхностные электронагреватели, паровые и водяные радиаторы, газы под накладными регистрами и другие сосредоточенные источники тепла, распространяемого в мерзлую породу кондуктивно.

В строительном доле эта группа способов находит достаточно широкое применение, особенно при оттаивании сезонномерзлых пород. Б. Г. Никольский (1971) считает наиболее перспективным из них радиальное оттаивание электрическими иглами, которые представляют собой электронагреватели, установленные в шпурах. Между удельной мощностью нагревателя, способом его установки и коэффициентом полезного использования тепла соблюдаются определенные соотношения. Установлено, что оптимальной является удельная мощность нагревателя 1,5—2 Вт/см² при отношении его диаметра к диаметру шпура в пределах 0,6—0,8. К. Г. Никольский рекомендует вести прогрев в прерывистом режиме, что позволяет равномерно использовать тепло в объеме оттаиваемого массива и избежать таких нежелательных процессов, как перегрев и иссушение пород. Кроме того, установлена возможность недотаивания целиков мерзлого грунта для экскаваторной разработки (табл. III.8).

Оставление мерзлых целиков дает возможность сократить объем оттаиваемых пород на 30—40%. Радиальное оттаивание электрическими нагревателями целесообразно вести при мощности сезонномерзлого слоя не менее 0,5—0,8 м.

Для рассмотренных способов, основанных на использовании сосредоточенных источников тепла, характерны высокая себестоимость и относительно малая скорость оттаивания. Технология их мало приспособлена для проведения работ па больших площадях горных полигонов.

Таблицa III.8

Допустимая толщина целика неоттаявшего грунта при радиальном электропрогреве (по Е. Г. Никольскому)

Климатические условия Северо-Востока СССР резко ограничивают развитие многолетней поверхностной тепловой мелиорации, которая вблизи южных районов области вечной мерзлоты может применяться с высокой эффективностью и нередко служит основным средством подготовки мерзлых россыпей к разработке (Крашин, 1966; Стафеев, 1974). При многолетней тепловой мелиорации все простейшие приемы ускорения естественного оттаивания используются наряду с повторной защитой сезонноталых пород от зимнего промерзания. Кроме сурового климата широкому внедрению многолетней тепловой мелиорации па приисках и стройках Северо-Востока препятствуют большой объем и высокие темпы земляных работ, как правило, не позволяющие вести подготовку с опережением больше чем на один сезон. По этой причине для горнодобывающих предприятий мало приемлемо, в частности, интересное предложение С. В. Томирдиаро (1969) об использовании искусственно вызванных термокарстовых процессов для многолетнего оттаивания мерзлых пород па озорных равнинах.

Некоторые способы искусственного оттаивания мерзлых пород но рассматриваются как вспомогательные, хотя в настоящее время и применяются в небольших объемах (оттаивание при прохождении электрического тока в горных породах, применение подогретой воды). !)то обусловлено перспективой их развития в связи с достижениями смежных областей пауки и техники, возможностями снижения себестоимости используемых источников энергии н т. д.

Источник: Перльштейн Г. 3. Водно-тепловая мелиорации мерзлых пород на Северо-Востоке СССР. Новосибирск: Наука, 1979,— 304 с.