Искусственное промораживание накопленных обводненных осыпей на дне отработанного кимберлитового карьера в условиях криолитозоны

Курилко А.С., Соловьев Д.Е., Романова Е.К.

Институт горного дела Севера им. Н.В. Черского Сибирского отделения Российской академии наук, Якутск

Ключевые слова: отработанный кимберлитовый карьер, обводненная породная осыпь, техногенное озеро, криолитозона, сезонно-охладающие устройства, жидкостные замораживающие колонки, атмосферный и искусственный холод, математическое моделирование.

Аннотация. В качестве одного из способов обеспечения безопасных условий ведения горных работ на действующем руднике «Интернациональный» АК «АЛРОСА», отрабатывающем подкарьерные запасы, и предотвращения чрезвычайной ситуации из-за внезапного прорыва накопленой на дне отработанного карьера обводненной породной осыпи предлагается ее искусственное промораживание двумя способами: с использованием сезонно-охлаждающих устройств и жидкостных замораживающих колонок с принудительной циркуляцией хладоносителя. На основе математического моделирования с учетом применяемого способа промораживания породной осыпи, влияния температурных условий на поверхности, расположения и взаимовлияния замораживающих колонок и т.д., проведены многовариантные теплофизические расчеты, по результатам которых определены продолжительность промерзания обводненной осыпи для различных схем расположения замораживающих колонок. В целях максимального сокращения времени промораживания рекомендована шахматная схема размещения замораживающих колонок. Подчеркивается, что сформированный на дне отработанного карьера ледопородный массив обладает высокой несущей способностью. В условиях криолитозоны при искусственно поддерживаемом отрицательном температурном режиме в период эксплуатации льдопородный массив будет выполнять функции искусственного предохранительного целика, защищая действующий рудник от возможного внезапного прорыва вод и пульпообразных породных масс.

Artificial freezing of accumulated flooded screes at the bottom of an exhausted kimberlite quarry in the permafrost zone

Kurilko A.S., Solovev D.E., Romanova E.K.

Chersky Mining Institute of the North Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, Yakutsk

Keywords: exhausted kimberlite quarry, flooded scree, technogenic lake, permafrost zone, seasonal cooling devices, liquid freezing columns, atmospheric and artificial cold, mathematical modeling.

Abstract. As one of the ways to ensure safe conditions for mining operations at the existing mine "Internatsionalny" of AK "ALROSA", which develops under-pit reserves, and to prevent an emergency due to a sudden breakthrough of watered rock scree accumulated at the bottom of a worked-out quarry, its artificial freezing is proposed in two ways: using seasonal cooling devices and liquid freezing columns with forced circulation of the coolant. On the basis of mathematical modeling, taking into account the method of freezing of rock scree, the influence of temperature conditions on the surface, the location and mutual influence of freezing columns, etc., multivariant thermophysical calculations were carried out, the results of which determined the duration of freezing of watered scree for various layouts of freezing columns. In order to minimize the freezing time, a staggered arrangement of freezing columns is recommended. It is emphasized that the ice-rock mass formed at the bottom of the worked-out quarry has a high bearing capacity. Under the conditions of the permafrost zone, with an artificially maintained negative temperature regime during the operation period, the ice-rock mass will act as an artificial safety pillar, protecting the existing mine from a possible sudden breakthrough of water and pulp-like rock masses.