Способ оттайки многолетнемерзлых пород при помощи пленки

 

Использование: оттайка многолетнемерзлых пород. Сущность изобретения: в оттаиваемой породе после подгонки полигона со снятием верхнего слоя выполняют щели, а затем между пленкой и полигоном устанавливают теплораспределительную сетку с аморфным материалом, предварительно зачерненным. Сетка имеет возможность вертикального перемещения. 3 ил.

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности, например добыча золота с помощью драги на подготовленном полигоне.

В инструкции по драге N 143 82 г. ГОК "Индигирзолото" стр. 6-12 даны характеристики россыпей месторождения полезных ископаемых, например рыхлые горные породы находящиеся в вечно мерзлом состоянии, что вынуждает оттаивать их перед разработкой. Указано, что один из новых способов оттайки покрытие светопрозрачной пленкой. Снимая верхний растительно-торфяной слой, готовят полигон, выполняя его с уклоном для стока оттаившей воды, затем покрывают одним слоем пленки, уложенной на каркасы. Она дает высокую температуру под пленкой. Планировка полигона сложное дело, оставшаяся вода под пленкой задерживает оттайку, нижние слои ее надо отводить за пределы полигона, в результате образуются болота и т.д. Если грунт серый, то до 15-30^o лучей отражаются от грунта, в работе не участвуют с учетом, что днем проходит через пленку всего 25-80% Это показывает, что используется энергия не в полном объеме, есть потери. Но и здесь температура достигает до 50^oС в безоблочные дни. Например, в 1982 г. оттайки на нужную глубину не было, рвались цепи, ковши и драги выходили из строя. Применяли паровое оттаивание, то есть были большие расходы на котлы.

В литературе (см. В.И.Емельянов и др. "Техника и технология подготовки многолетнемерзлых пород к выемке" М. Недра 1978 г. стр. 56-57) описывается то, о чем сказано выше, снятие верхнего слоя, пленочное укрытие, выполнение щели с уклоном для отвода воды, подсушка полигона. Щели с уклоном можно и не выполнять, рог экскаватора эту задачу не всегда сможет выполнить, если щель длинная или через весь полигон. Подсушку полигона дал для справки, ее подсушивать огнем дорого. Термометры устанавливаются в центре каркаса пленочного укрытия. Первое, что скважина всегда заливается водой, что вносит погрешность, и даже не всегда уходит вглубь термометр, только с грузом. Проверять только раз в сутки, остужается ли воздух под пленкой, конденсация которая преломляет солнечные лучи, они еще до 20% отражаются, значит потеря тепла происходит добавочно, что влияет на оттайку.

Цель изобретения повысить эффективность за счет улавливания большего количества лучей.

Указанная цель достигается тем, что с подготовкой полигона, снятием верхнего слоя, нарезкой щелей, установкой пленочного покрытия и скважины для замера температуры добавляется зона обогрева, образованная пространством между поверхностью полигона и теплораспределительной решеткой, в разных климатических районах и даже на полигоне она может меняться в зависимости от солнечной радиации, а прошедшие прозрачную пленку лучи сконцентрируются (поглотяться) зачерненным аморфным материалом, который насыпается на теплораспределительную решетку, на этом материале происходит основной сбор тепла, решетка с материалом по типу дырявого одеяла создает циркуляцию воздуха от поверхности полигона и областью выше под пленкой, конденсация основная влаги на аморфном материале и стекание влаги в щели или с полигона, за счет этого меньше влаги под и на пленке, следовательно, меньше преломления лучей от капель влаги, больше проход к зачерненному материалу и, следовательно, полное поглощение, под "одеялом" паровой эффект с преимущественным ростом температуры.

На фиг. 1 дана установка в сборе, на фиг. 2 вид сбоку, на фиг. 3 - расстояние от полигона до теплораспределительной решетки.

Имеется скелет из продольных и поперечных балок 1, на которые натянута прозрачная пленка 2, закрывающая все стороны каркаса, аморфный зачерненный материал 3 на теплораспределительной решетке 4, которая может перемещаться по вертикали, а скважина 5 для измерительного прибора находится вблизи устройства подготовленного полигона 6, поперечные щели 7 готовятся при планировке полигона.

Способ осуществляется следующим образом: лучи проходят через пленку 2, частично отражаясь от нее, нагревают пространство между решеткой 4 и полигоном 6. В этом пространстве сильная влажность, капельки воды с нагретым воздухом проходят через аморфный слой, конденсируются в нем, вода падает на полигон 6 в щели 7, за счет этой воды происходит оттайка в глубину и стороны. Поэтому скважина 5 под термометр, выполненная как можно ближе к парнику, и дает показания температуры с небольшой погрешностью, приблизительно 1^oС.

Пример 1. Этот способ испытывался на полигоне "Дражный", где действовали две драги по золоту: американская и наша. Оттайка шла преимущественно гидравликой. Сверлились в почве отверстия, вставлялись трубы и в них нагнеталась вода, в щель заливался конденсат. Южнее в Якутии есть также драга, но там полигон оттаивают с помощью напуска воды и ее замораживания. Подо льдом почва не промерзает, тоже происходит приблизительно и под пленкой, положенной прямо на полигон 6. Если в мерзлом состоянии, то так и остается. Но если эту же пленку поднимем с зазором от полигона 6, то зимой мерзлота консервируется, весной оттаивает верх почвы. Это ясно по парникам, которые имеются на севере и в них все растет. Торф поглощает лучи, но не происходит оттайки на глубину одной-другой лопат. Там же и проводилась оттайка и под пленкой. Этот сезон драги работали на оттайке с помощью пленки и работали на уничтожение оборудования. Из собранных данных видно, что нужна циркуляция воздуха и надо убрать влагу, а почва должна поглощать больше лучей.

На расстоянии от полигона выполнили площадку. Парник 1-2 был взят готовый и поставлен на эту площадку. Все операции выполнял один бульдозерист. Замер температуры в скважине 5 проходил каждый день. Вначале температура сильно отставала от существующего полигона. Пленка покрыла полигон в конце апреля, а участок 6 покрыли в конце июня. Пленку нарезали, вскипятили, затем опустили в холодную воду. При кипячении были брошены тюбики из-под шариковой ручки с черной пастой. Так как сорта пленок были разные, пришлось производить отбраковку. Отбор шел по типу птичьего пера, чтобы пленка не укладывалась и не уплотнялась, т.е. были лабиринты между слоями. Вначале слой аморфа был в 1-2 см. Решетку сварили из катанки железа и поставили на холмики, расстояние 15 см. Когда выписывала столбики температур на разной глубине а потом составляли график по времени, наткнулись на закономерность, что оттайка согласно изобретению идет почти в два раза быстрее. Следует учесть, что пленочное покрытие на зиму убирается, а подготовленный полигон засыпается бульдозером ранее убранной почвой, чтобы не было промерзания полигона. Решетку с аморфом 4-3 можно оставить, а убрать по мере вскрыши. Отпадает большое количество земляных работ. Под этим "одеялом" плюс еще снег на пленочном аморфе стоял плюс 1^oС, а под почвой -10-25^oC. Под одеялом 3, 4 земля не промерзает, значит можно закрывать виноград, высота одеяла от почвы роли большой не играет. Для того, чтобы равномерно перераспределить температуру, потребовалась сетка 4 медная, так как солнце неравномерно прогревает всю поверхность. Температура внутри под пленкой 50^oС, под одеялом 80^oС и даже вода превращается в пар, парит и перераспределяет уже сама тепло на верх пленки, там идет конденсация и т.д. Выяснилось, что подъем сетки 4 также влияет на температуру и на прогрев почвы, на севере - ближе к почве, на юге иначе, если создать парниковый эффект, растения свариваются.

Применение способа дает возможность увеличить скорость оттайки в два и более раза, это зависит от того, как будет подготовлен аморфный материал, от окраски и поглощения лучей, а следовательно, и прогрева аморфа (одеяла), равномерности прогрева, прохождения воздуха от почвы до сетки и через аморфный материал, скорости конденсации воды и возвращения ее в почву. Уменьшается количество воды под пленкой и на пленке, следовательно, меньше отражательная (рассеивающая) способность самой пленки и пространства под нею, больше лучей поглотит аморф. Отсюда пленочную систему можно уменьшить по высоте, значит уменьшатся затраты материала.

Устройство "парника" выполняют однотипные, переносят даже руками, большей площадью механизмами. Оттайка мерзлого грунта происходит с наименьшими затратами, скорее и глубже.

Формула изобретения

Способ оттайки многолетнемерзлых пород при помощи пленки, включающий подгонку полигона со снятием верхнего слоя, установку над подготовленной поверхностью полигона пленочного укрытия для создания парового эффекта под пленкой, отличающийся тем, что, с целью повышения скорости оттайки, в оттаиваемой породе выполняют щели, а между пленкой и полигоном устанавливают с возможностью вертикального перемещения теплораспределительную сетку с аморфным зачерненным материалом для создания дополнительного парового эффекта между теплораспределительной сеткой и полигоном.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3