Техническая мелиорация геоматериалов, используемых для возведения предохранительной подушки в отработанных кимберлитовых карьерах криолитозоны, и прогноз её температурно-влажностного режима

Изложены методологические основы решения ряда специфических задач, стоящих при сооружении подвижных породных защитных подушек, возводимых на дне отработанных кимберлитовых карьеров криолитозоны для последующей подземной отработки подкарьерных запасов нисходящим способом системами с обрушением. Подчеркивается особая значимость проведения натурных экспериментов по изучению физико-технических свойств геоматериалов и смесей, используемых для их сооружения. Приводятся описания специально разработанных, запатентованных экспериментальных установок и ход ведения исследовательских работ. Разработана технологическая схема с перечнем необходимых аппаратов по технической мелиорации геоматериалов, предназначенных для возведения предохранительной подушки, обеспечивающая требуемый гранулометрический состав, сыпучие свойства и подвижность в период её круглогодичной эксплуатации. Перечислены результаты исследований на математических моделях процессов теплои массообмена, происходящих в предохранительной подушке. Приведены примеры расчета необходимой депрессии воздуха при различных значениях толщин предохранительной подушки. Полученные результаты при их реализации позволят разработать рекомендации по возведению защитных подушек, обеспечению круглогодичной подвижности и требуемых фильтрационных характеристик и, как следствие этого, повысить безопасность ведения подземных горных работ на рудниках криолитозоны, осуществляющих доработку алмазорудных месторождений.

Киселев В. В., Хохолов Ю. А. Техническая мелиорация геоматериалов, используемых для возведения предохранительной подушки в отработанных кимберлитовых карьерах криолитозоны, и прогноз её температурно-влажностного режима // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2021. № 12—1. — С. 95—106. DOI: 10.25018/0236_1493_2021_121_0_95.

Киселев Валерий Васильевич¹ — канд. техн. наук, ст. науч. сотр.;
Хохолов Юрий Аркадьевич¹ — докт. техн. наук, вед. науч. сотр., https://orcid.org/00000002-9510-3808, khokholov@igds.ysn.ru;
¹ Институт горного дела Севера им. Н. В. Черского Сибирского отделения Российской академии наук — обособленное подразделение Федерального государственного бюджетного учреждения науки Федерального исследовательского центра «Якутский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук», 677980, г. Якутск, пр. Ленина, 43.

Хохолов Ю. А., khokholov@igds.ysn.ru.

1. Соколов И. В., Смирнов А.А, Антипин Ю. Г., Кульминский А. С.Отработка подкарьерных запасов трубки «Удачная» в сложных климатических, горнои гидрогеологических условиях // Горный журнал. — 2011. — №1. — С.63–66.

2. Соколов И. В., Смирнов А. А., Антипин Ю. Г., Никитин И. В., Тишков М. В. Обоснование толщины предохранительной подушки при отработке подкарьерных запасов трубки «Удачная» системами с обрушением // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. — 2018.№ 2. — С. 52–62.

3. Шубин Г. В., Заровняев Б. Н., Курилко А. С., Дмитриев А. А. Технологические свойства руд и вмещающих пород Удачнинского месторождения — Новосибирск: Наука. 2017. — 160 с.

4. Коваленко А. А., Тишков М. В.Оценка подземного способа отработки месторождения трубки “Удачная” с применением системы с самообрушением // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2017. — № 4. — С. 117–128.

5. Заровняев Б. Н., Шубин Г. В., Курилко А. С., Хохолов Ю. А. Прогноз температурно-влажностного состояния предохранительной подушки при отработке подкарьерных запасов руды в условиях криолитозоны // Горный журнал. — 2016. — №9. — С. 33—36.

6. Неустроев А. П., Хохолов Ю. А. Учет инфильтрации атмосферных осадков и фильтрации влажного рудничного воздуха при накоплении льда в слое породной предохранительной подушки в условиях криолитозоны // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2018. № 12. — С. 39—47.

7. Патент РФ №2571435 Васильев И. В., Киселев В. В., Заровняев Б. Н., Николаев И. А., Шубин Г. В., Курилко А. С., Дмитриев А. А. Устройство для исследования сыпучих свойств геоматериалов. 2015. Бюл. № 35.

8. Патент РФ на полезную модель № 147743 Шубин Г. В., Заровняев Б. Н., Дмитриев А. А., Васильев И. В., Николаев И. А., Курилко А. С., Киселев В. В. Физическая модель для исследования сыпучих свойств рудопородных материалов. 2014. Бюл. № 32.

9. Киселев В. В., Курилко А. С., Хохолов Ю. А. Методы и экспериментальные установки для натурных исследований физико-технических свойств смесей техногенных геоматериалов защитных подушек // Евразийское Научное Объединение. — 2018.№ 10 (44). — С. 75—78.

10. Kurylyk B. L., Walvoord M. A. Hydrologic impacts of thawing permafrost—a review // Vadose zone journal, 2016, no 15 (6), pp. 1—10. DOI.org/10.2136/vzj2016.01.0010/

11. Kurylyk B. L., Irvine D. J. Analytical solution and computer program (FAST) to estimate fluid fluxes from subsurface temperature profiles // 2016, vol. 52, issue 2, pp. 725— 733. DOI.org/10.1002/2015WR017990.

12. Wu M., Jansson P.-E., Tan X., Wu J., Huang J. Constraining parameter uncertainty in simulations of water and heat dynamics in seasonally frozen soil using limited observed data // Water, 2016, 8(2), 64. doi:10.3390/w8020064.

13. Sjöberg Y., Coon E., Sannel A. B.K., Pannetier R., Harp D., Frampton A., Painter S. L., Lyon S. W. Thermal effects of groundwater flow through subarctic fens: A case study based on field observations and numerical modeling // Water Resour. Res.,2016, vol. 52, no. 3, pp. 1591—1603. doi:10.1002/2015WR017571.

14. Мотовилов Ю. Г. Численное моделирование процесса инфильтрации воды в мерзлые почвы // Метеорология и гидрология.1977. №9. С. 67—75.

15. Кулик В. Я. Инфильтрация воды в почву. М.: Колоc. 1978. 93 с.

16. Лейбензон Л. С. Движение природных жидкостей и газов в пористой среде. — М.: Государственное издательство технико-теоретической литературы, 1947. — 244 с.

17. Хямяляйнен В. А., Понасенко Л. П., Бурков Ю. В., Франкевич Г. С., Жеребцов В. А. Тампонаж обрушенных пород.Кемерово: Кузбас. гос. техн. ун-т, 2000. — 107 с.