ОТТАИВАНИЕ МЕРЗЛЫХ ПОРОД
Оттаивание может осуществляться путем электрообогрева, поверхностного пожога, с помощью горячих газов, пара, воды, при сжигании термохимических патронов и т. п.
Электрообогрев может быть глубинным или поверхностным, низко- или высокочастотным.
При глубинном электрообогреве переменным током промышленной частоты напряжением 12–380 В электроды размещают в шпурах, пробуренных на глубину промерзания породы по квадратной или шахматной сетке на расстоянии 0,5–0,7 м один от другого. Электрическая цепь замыкается по талой породе под мерзлым слоем. В результате нагрева талой породы и передачи тепла вышележащим слоям происходит их постепенное оттаивание снизу вверх. Расход электроэнергии при этом составляет до 70 МДж/м3. Использование усовершенствованных электроигл с напряжением 1–2 В и током 2 А снижает расход до 30 МДж/м3.
При поверхностном электрообогреве полосовые электроды в виде сеток из тонкой медной проволоки, длина которых равна наклонной высоте уступа, укладывают на его откос. Питание осуществляется от генератора высокочастотных колебаний.
Поверхностный пожог (сжигание слоя угля толщиной 0,2–0,35 м на поверхности слоя мерзлых пород) иногда используется на карьерах по добыче глин; промерзшая до глубины 2 м глина полностью оттаивает в течение 6–10 дней. Расход топлива на 1 м3 оттаянной породы составляет: дров 0,15 м3, угля 30–60 кг, торфа 120–140 кг.
Для поверхностного оттаивания пород газообразным топливом используются горючие газы, поступающие в карьер по газопроводу или доставляемые в баллонах. Развиваются методы оттаивания пород инфракрасным излучением.
Оттаивание паром производится с помощью паровых игл (стальных труб внутренним диаметром 19–22 мм и длиной 1,7–3 м), вставляемых в шпуры или забиваемых в породы по мере их оттаивания на расстоянии 2–2,5 м друг от друга. Используется насыщенный пар с температурой 102 °C под давлением 0,2–0,5 МПа. Продолжительность оттаивания тяжелых глин 4–6 ч, расход пара на 1 м3 мерзлоты составляет приблизительно 20–30 кг. Достоинство способа – относительная экономичность, недостаток – увлажнение пород, способствующее их повторному замерзанию. Подобным же образом осуществляется оттаивание горячей водой.
Оттаивание речной водой производят посредством нагнетания ее по погружаемым в мерзлые породы трубчатым иглам, проведения дренажных канав или дождевания. Оно может производиться также при естественном просачивании ее из расположенной на возвышенной части массива оросительной канавы в расположенную ниже на расстоянии 70–150 м дренажную канаву глубиной до 2–3 м. От оросительной могут проводиться поперечные канавы глубиной до 0,7 м, оканчивающиеся в 30–50 м от дренажной. Расход воды на 1 м3 мерзлых пород составляет 120–200 м3.
При водооттаивании дождеванием распыленная стационарной или передвижной дождевальной установкой вода просачивается через верхний талый слой пород под уклон и, отдавая тепло нижележащему слою мерзлоты, постепенно понижает ее уровень.
Гидрооттаивание и парооттаивание широко применяют на разработках россыпей в районах многолетней мерзлоты. Оттаивание определяют с помощью щупов и замеров температуры или электросопротивления в контрольных иглах и скважинах.
При разработке многолетней мерзлоты интенсифицируют естественное оттаивание. Для этого за несколько лет до начала разработки на участке удаляют растительный слой и проводят осушительную водосборную канаву. Иногда этот способ сочетают с затоплением участка водой для ускорения процесса оттаивания.
Оттаивание может осуществляться путем электрообогрева, поверхностного пожога, с помощью горячих газов, пара, воды, при сжигании термохимических патронов и т. п.
Электрообогрев может быть глубинным или поверхностным, низко- или высокочастотным.
При глубинном электрообогреве переменным током промышленной частоты напряжением 12–380 В электроды размещают в шпурах, пробуренных на глубину промерзания породы по квадратной или шахматной сетке на расстоянии 0,5–0,7 м один от другого. Электрическая цепь замыкается по талой породе под мерзлым слоем. В результате нагрева талой породы и передачи тепла вышележащим слоям происходит их постепенное оттаивание снизу вверх. Расход электроэнергии при этом составляет до 70 МДж/м3. Использование усовершенствованных электроигл с напряжением 1–2 В и током 2 А снижает расход до 30 МДж/м3.
При поверхностном электрообогреве полосовые электроды в виде сеток из тонкой медной проволоки, длина которых равна наклонной высоте уступа, укладывают на его откос. Питание осуществляется от генератора высокочастотных колебаний.
Поверхностный пожог (сжигание слоя угля толщиной 0,2–0,35 м на поверхности слоя мерзлых пород) иногда используется на карьерах по добыче глин; промерзшая до глубины 2 м глина полностью оттаивает в течение 6–10 дней. Расход топлива на 1 м3 оттаянной породы составляет: дров 0,15 м3, угля 30–60 кг, торфа 120–140 кг.
Для поверхностного оттаивания пород газообразным топливом используются горючие газы, поступающие в карьер по газопроводу или доставляемые в баллонах. Развиваются методы оттаивания пород инфракрасным излучением.
Оттаивание паром производится с помощью паровых игл (стальных труб внутренним диаметром 19–22 мм и длиной 1,7–3 м), вставляемых в шпуры или забиваемых в породы по мере их оттаивания на расстоянии 2–2,5 м друг от друга. Используется насыщенный пар с температурой 102 °C под давлением 0,2–0,5 МПа. Продолжительность оттаивания тяжелых глин 4–6 ч, расход пара на 1 м3 мерзлоты составляет приблизительно 20–30 кг. Достоинство способа – относительная экономичность, недостаток – увлажнение пород, способствующее их повторному замерзанию. Подобным же образом осуществляется оттаивание горячей водой.
Оттаивание речной водой производят посредством нагнетания ее по погружаемым в мерзлые породы трубчатым иглам, проведения дренажных канав или дождевания. Оно может производиться также при естественном просачивании ее из расположенной на возвышенной части массива оросительной канавы в расположенную ниже на расстоянии 70–150 м дренажную канаву глубиной до 2–3 м. От оросительной могут проводиться поперечные канавы глубиной до 0,7 м, оканчивающиеся в 30–50 м от дренажной. Расход воды на 1 м3 мерзлых пород составляет 120–200 м3.
При водооттаивании дождеванием распыленная стационарной или передвижной дождевальной установкой вода просачивается через верхний талый слой пород под уклон и, отдавая тепло нижележащему слою мерзлоты, постепенно понижает ее уровень.
Гидрооттаивание и парооттаивание широко применяют на разработках россыпей в районах многолетней мерзлоты. Оттаивание определяют с помощью щупов и замеров температуры или электросопротивления в контрольных иглах и скважинах.
При разработке многолетней мерзлоты интенсифицируют естественное оттаивание. Для этого за несколько лет до начала разработки на участке удаляют растительный слой и проводят осушительную водосборную канаву. Иногда этот способ сочетают с затоплением участка водой для ускорения процесса оттаивания.