Авторефераты по всем темам  >>  Авторефераты по земле  

На правах рукописи

Субботин

Юрий Викторович

разработка эффективных способов подготовки

мерзлых пород к выемке и водоподготовки на

объектах роССЫПНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИй забайкалья

Специальность 25.00.22

Геотехнология подземная, открытая и строительная

А в т о р е ф е р а т

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

Чита - 2008

Работа выполнена на кафедре Открытых горных работ

ГОУ ВПО Читинский государственный универсинтет

Научные консультанты:

доктор технических наук, профессор Рашкин Анатолий Васильевич

доктор технических наук, профессор Овешников Юрий Михайлович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Дробаденко Валерий Павлович

доктор технических наук, профессор Тальгамер Борис Леонидович

доктор технических наук Литвинцев Виктор Семенович

Ведущая организация - ОАО Иргиредмет

Защита диссертации состоится  26 декабря 2008 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 212.299.01 при Читинском государнственном университете (г. Чита, ул. Александро-Заводская, 30, зал заседаний ученого и диссертационного советов).

Отзывы в двух экземплярах, заверенные пенчатью организации, просим направлять по адресу: 672039, г. Чита, ул. Александро-Заводская, 30, ЧитГУ,  ученому секретарю совета Д 212.299.01 

Факс: (3022) 41-64-44; Web-server: www.chitgu.ru; E-mail: root@chitgu.ru

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Читинского государственного университета

Автореферат разослан л_____________ 2008 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

канд. геол.-минерал. наук Н.П. Котова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В современных условиях рыночных отношений Роснсия, обладающая значительными прогнозными ресурсами, а также разведанными запасами коренного и россыпного золота, имеет существенные экономические предпосылки для интенсификации золотодобычи.

Значительное увеличение объемов добычи драгоценного металла может быть достигнуто в результате интенсивной разработки россыпей, расположенных на Севере и Северо-востоке страны, в районах со слаборазвитой инфраструктурой, неблагоприятным суровым климатом и сложными горно-геолонгиченскими условиями.

По оценкам специалистов, за счет более активного вовлечения в открынтую разработку глубокозалегающих россыпных месторождений с глубиной залегания пластов свыше 25 м, а также мерзлых россыпей, в песках которых содержится мелкодисперсное золото (d-0,25мм>40 %), илисто-глиннистые фракции (d-0,5мм>40 %) и валуны (валунистость более 10 %), объемы добываемого золота в России в ближайшее десятилетие возрастут в 2,5-3 раза и к 2010Е2015 гг. превысят 300 т/год. Соответственно на дражных и гидромеханизированных разработках объем перерабатываемой горной массы достигнет 2 млрд. м3/год. При этом потребление оборотной воды на нужды производства и сброс сточных вод в поверхностные водотоки также увеличатся в 1,5-2 раза. Поэтому при добыче и промывке мерзлых золотоносных песков проблема повышения эффективности водоподготовки и подготовки мерзлых горных пород к выемке является наиболее актуальной.

Анализ статинстинческого материала и обобщение результатов ранее выполненных иснслендований поканзывают, что процессы доочистки сточных и оборотных вод путем их фильтрования на геотекстильных фильтрах и цеолитах, а также вопросы, связанные с совершенствованием солнечно-радиационного, фильтрационно-дренажного способов оттаивания мерзлых пород и предохранения талых пород от промерзания затоплением при открытой разработке россыпных месторождений исследованы не достаточно полно.

В настоящей работе представлены и обобщены результаты исследованний, выполненных в соответстнвии с комнплексной пронграммой Мин ВУЗа РФ Экологическая технология. Человек и окрунжающая среда и планом важнейших научно-технических проблем МЦМ СССР МП-11 Разработка и внедренние эффективных метондов очинстки промышленных сточных вод и систем оборотного водонснабнжения предприятий цветной металлургии.

Тема диссертации тесно связана с выполненными на кафедре ОГР ЧитГУ госбюджетными и хоздоговорными работами, включенными в отнраслевые программы.

Цель и задачи исследований. Главная цель работы состоит в разранботке и научнном обосновании применения эффективных спонсобов отнтаинвания мерзнлых пород, предохранения талых пород от сезонного промерзанния и повышении  эффективности  оборотного  водоснабжения  на объектах

россыпной  золотодонбычи Забайкалья.

В соответствии с поставленной целью потребовалось решить слендуюнщие основные задачи:

- выполнить критический анализ технологии открытой разработки россыпных месторождений (дражный и гидромеханинзинрованный спосонбы) и обосновать влиянние водоподготовки и подготовки мерзлых пород к выемке на эффективность открытых горных работ;

- сгруппировать россыпные местонрождения по критериям однонроднонсти гранулометрического состава горных пород и обосновать влияние неоднородности рыхлых отложений на степень промывистости, скорость оттаивания мерзлых пород и величину коэффициента фильтрации пород;

- обосновать возможность повышения эффективности солнечно-радиационного оттаиванния за счет создания тепловых ванн на дневной поверхности с активацией теплообмена в придонном слое соляного солнечного бассейна, применения бороздовых оросителей и использования синхронно-импульсного электрогидроразрыва пласта;

- разработать методику выбора и расчета оптимальных параметров варианта фильтрационно-дренажного способа оттаивания мерзлых пород в сочетании с известным взрвывогидравлическим и провести его испытания на одном из дражных полигонов Забайкалья;

- разработать, исследовать на физической модели и внедрить новую технолонгию создания эффективной протинвонфильтрационной занщиты гидронтехннических соорунженний для предонхранения талых пород от пронмерзания затоплением за счет создания протинвонфильтрационного экрана из геотекнстильного материала Дорнит и протинвонфильтрационной завесы плотины, созданной путем обработки горных пород растворами химических реагеннтов Nа-КМЦ и FeCl3;

- разработать методику определения водопритока в горные выработки при использовании противофильтрационных экранов в дренажных транншенях созданных из слабопроницаемых пород в комбинации с геотекстильным матенриалом;

- провести теоретические исследования, промышленные испытанния и обосновать возможность применнение геотекстильных фильтров с наполннинтелем из цеолинта для повышения эффективности оборотного водоснабженния при открытой разработке россыпных месторожденний Забайнкалья.

Идея работы заключается в том, что поставленная цель достигается  за счет снижения энергетинческих затрат и более полного использования солнечной энергии на оттаивание мерзлых пород, снижения фильтрационнных потерь и повышения надежности предохранения пород от промерзания затоплением путем создания комбинированных водонненпроницаемых завес и экранов в гидротехнических сооружениях, а также снижения уровня загрязннения оборотных вод путем использования геотекстильных материалов и цеолитов в процессах доочистки сточных и оборотных вод.

Методы исследований. Решение поставленных задач осуществлянлось с применением сонвренменных методов исследований, включая: анализ статистического матенриала и обобщение результатов ранее выполненных исследований по пронблемам технологии открытой разранботки россыпных месторожденний; пантентно-информационные, теоретические, лабораторнные и натурнные исслендонвания; физическое и матенматиченское моделирование; методы матемантинческой стантистики и математическая обработка результантов исследований на ЭВМ; опытно-промышленные испынтания и технико-экономический анализ.

Объект исследования Ц физико-механические свойства горных понрод, их гранулометрический состав, пронцессы фильтрации воды и переноса тепла в массиве рыхлых отложений россыпнных месторождений Забайкалья.

Предмет исследования - способы отнтаивания мерзнлых и предохраненния талых горных пород от промерзанния затоплением, очистка сточных и оборотных вод от загрязнений, противофильтрационные экраны и завесы гидротехнических сооружений, созданные из геотекнстильнных матенриалов, химических реагентов и водонепроницаемых пород на объектах открытой разработки россыпей.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

1. На основе выявленных статистических кумулят и апнпрокнсиминруюнщих формул гранунлонметнрического состанва рыхнлых отнлонжений россыпнные месторождения сгруппированы по поканзателям неоднонродности, что позвонляет повысить точнность расчетов коэфнфинциентов фильтнрации горных понрод, нандежность выбора способа отнтаивания мерзнлых пород и создания пронтинвофильтрационной защиты  гидротехннических сооруженний при прендохраннении понрод от промерзанния затоплением.

2. Создание на дневной поверхности теплонвых ванн с активацией теплообмена в придонном слое соляного солннечного баснсейна и обеспеченние конвекнтивно-кондуктивной передачи солнечной энергии вглубь мерзнлого маснсива за счет естественного движения теплоносинтеля по скважиннам повышает эффективность солнечно-радиационнного оттаивания мерзлых роснсыпей в два-три раза.

3. Использование солннечной энернгии, аккумулированной в воде-теплоносителе, поступающей вглубь мерзлого массива по искусственно созданным зонам фильтрации: фильтнрацинонным каналам, образованным в мерзлом массиве на глубине элекнтрогиднроразрывом пласта или камуфлетнным взрываннием линнейнного ряда скванжиннных зарядов ВВ, и бороздонвым оросителям, созданным на дневнной поверхности механниченским рыхнлением горных пород, ускоряет процесс оттаивания мерзлых дражных полигонов со сложными горно-геологическими условиями.

4. Комбинированная противофильтрационная защита гидронтехнинченских сооружений, вклюнчаюнщая технологию создания противофильтнрационнной завесы путем попеременной обработки пород растворами нантрийкарнбокнсинметилцеллюлозы (Nа-КМЦ) и треххлоринстого железа (FeCl3), в комнплекнсе с противофильтрационным экраном, выполненным из геотекнстильнного матенриала, обеспечивает надежность прендохранения пород от промернзания затопленнием за счет снижения водопроницаемости пород в 15-20 раз.

5. Применнение геонтекстильных материалов и цеолитов в технонлонгиченских процессах водоподготовки повыншает эффективнность обонротнного водонснабнжения на объектах открытой разранботки роснсыпнных месторождений  и обеспечивает снижение содержания загрязнняющих принменсей в сточнных и обонротных водах в десятки раз до норм ПДК.

Обоснованность  и  достоверность  научных  положений  и  выводов

подтверждается:

- корректным решением поставленных задач;

- необходимым объемом выполненных исслендований;

- удовлетворительной сходимостью результатов лабораторных, экспенриментальных и теоретических исслендонваний;

- положительными результатами внедрения новых технологий и реконмендаций в рабочие проекты и горное производство (основные предложенния и вывонды проверены и подтверждены в промышленных условиях ПО Занбайкалзолото, ПО Приморзолото, станрательской артели Саяны, ОАО СУЭК Разрез Восточный, ООО Забайкалзолотопроект-Россыпь и ОАО ЗабайкалцветметНИИпроект).

Научная новизна работы заключается в следующем.

1. Получены количественнные зависимонсти статистических кумунлят гранулометрического состава горных пород для россыпей Забайкалья и формулы для определения коэффициентов фильтрации горных пород с учетом неоднородности рыхлых отложений россыпей.

2. Установлены основные закономерности аккумулирования солнечнной энернгии в придонном слое соляного солнечного бассейна (ССБ), позволяющие обоснованно использовать эффект ССБ для ускорения оттаинвания мерзлых горнных пород.

3. Выявлены закономерности изменения глубины оттаивания мерзнлых горных пород в зависимости от их теплофизичеснких свойств, панранметров бунровзрывнных работ и разнмеров фильтрационных  каналов  при  взрынвогидн-

равлическом фильтрацинонно-дреннажном способе оттаивания.

4. Теоретически и методом электроаналогий определена динамика скорости оттаивания мерзлых горных пород при различных способах, а также зависимость себестоимости фильтрационно-дренажнного оттаивания мерзлых пород от параметров механического рыхления массива - длины бороздовых оросителей и расстояний между ними.

5. Установлена зависимость эффективности противофильтрационной защиты технологических плотин и дамб на дражных разработках от ренжимов попеременной обработки понрод, концентрации и расхода реагентов.

6. Установлены зависимости степени очистки загрязненных вод от тинпа фильтровального материала, крупности загрязняющих частиц в фильтнрате и режима фильтрации.

7. Определена зависимость изменения удельного расхода воды при ее фильтнрованнии через геотекстильнный материал, цеолит и их комбинацию.

Практическая значимость работы заключается в следующем.

1. Разработана класнсинфикация золотоносных россыпных  месторожнде-

ний Забайкалья, сгруппированнных по критериям однородности гранулонметрического состава рыхлых отложений, позволяющая на стадии проектинрования разработки россыпей с меньшей погрешностью определять по форнмулам коэффициненты фильтрации пород и с большей надежностью произнводить выбор способа оттаивания, очистки сточных и оборотных вод.

2. Обоснован и разработан рациональный способ аккумулирования солнечной энергии в придонном слое соляного солнечного бассейна, позвонляющий с минимальными затратами ускоренно производить оттаиванние мерзлых горных пород.

3. На основе применения тепловых ванн разработан и предложен рациональный способ оттаивания мерзлых горных пород с использованием противотока естественного движения нагретой и охлажденной воды соотнветственно по скважинам и водозаборным патрубкам.

4. Усовершенствован фильтнрационно-дреннажный способ оттаивания мерзлых горных пород путем применения его в комбинации либо с взрывонгидравличенским способом, либо электрогидроразрывом пласта, либо механнинческим рыхлением, либо соляными солнечными нагревателями, позвонляющий в сложнных горно-геонлогиченских условиях ускорить подгонтовку дражных полигоннов в весенний период.

5. Обоснован и внедрен способ создания противофильтрационной завесы в плотинах, повышающий эффективность предохраненния талых понрод от сезонного промерзания затоплением, выполненный на осннове попенременной обработки пород плотины растворами Nа-КМЦ и FeCl3.

6. Доказана эффективность примененния  геотекстильных  материанлов,

цеолитов и их комбинации в процессах доочистки сточных и оборотнных вод при разработке россыпных местонрождений.

7. Разработан способ регулирования притока фильтрационной  воды в открытые горные выработки в сложных гидрогеологиченских условиях, основанный на создании водонепроницаенмых экранов и завес в гидротехннических сооружениях (плотинах и транншеях) с применением геотекстильнных материалов, химических реангентов и водонепроницаемых вскрышных пород - аргиллитов и алевролитов.

ичный вклад автора:

- разработка идеи и определение цели работы;

- постановка задач исследования, разработка теоретической оснновы методов их решения и анализ результатов;

- разработка теоретических основ для определения статистических кумулят гранулометнринческого состава рыхлых отложений россыпей;

- разработка способов и устройств, а также физических моделей и лабораторных установок для оттаивания мерзлых пород, предохранения от промерзания и очистки сточных и оборотных вод;

- организация  и  проведение  лабораторных и эксперинментальных иснслендований, опытно-промышленных испытаний и внедрения в промышнленное произнводство предложенных технологий оттаивания, предохранения пород от промерзанния затопленнием с помонщью создания противофильтнранционных завес на осннове попеременнной обработки пород гидротехнических сооружений химическими реагентами, а также доочистки загнрязнненных вод путем фильтрования через геотекстильные материалы и цеолит;

- обработка результатов исследований и проведение математиченских расчетов с помощью ЭВМ.

Автор принимал участие (с 1975 г.) в госбюджетных и хозндонговорнных научно-исследовательских работах, вклюнченных в отраслевые комнплексные программы НИОКР Главалмаззонлота СССР.

Практическое внеднрение теоретических разработок и способов подгонтовки мерзлых пород к выемке и водоподготовки осущестнвнлялось при непосредственном участии авнтора на предприятиях ПО Занбайнкалзонлото, ПО Приморзолото, с/а Саяны, ОАО СУЭК Разрез Воснточнный.

Реализация результатов исследований

1. Основные результаты исследований по подготовке горных пород к выемке и по очистке сточных вод от загрязняющих примесей используются специалистами проектно-конструкторских организаций Занбайнкалья: ООО Забайкалзолонтонпроект-Роснсыпь и ОАО ЗабайкалцветнметнНИИпроект при проектировании отнкрытой разработки золотоносных россыпных местонрождений, а также студентами ГОУ ВПО Читинского государственного унинвернситета при выполнении расчетно-графических, курсовых и дипломнных работ.

2. На основании опытно-эксперинменнтальных испынтаний оттаиванния многонлетннемерзлых пород (1977 год, полигон драги №166 Дарасунского рудника ПО Забайкалзолото), позволивших на 20 дней ускорить пуск драги и увелинчить ее среднемесячную производительность на 30 %, по соглансованию с Научно-техниченским управленнинем и ВО Союззолото МЦМ СССР разработаны рекомендации для внедрения на предприятиях ПО Забайкалзолото, Амурзолото, Северовостокзонлото, Уралзонлото, Енисейзолото, Якутзолото, Приморзолото взрынвогидравличенского фильтрационно-дренажного способа оттаивания мерзнлых горных понрод при подготовке дражных полигонов.

3. Внедрение фильтрационно-дреннажного способа оттаивания многонлетннемерзлых пород с применением бороздовых оросителей в условиях Софийского прииска производственного объединения Приморзонлото в 1979 году на полигоне драги №197 позволило увелинчить ее производительнность на 10Е30 % в сравнении с предыдущими 1976Е1978 гг.

4. Внедрение противофильтрационных экранов и завес в гидронтехннинческих сонорунжениях на дражных полигонах ПО Забайкалнзолото драги №166 Дарасунского рудника в 1977Е1978 гг. позволило предохранить породы от промерзания затоплением в обънеме 180 тыс.м3, улучшить водонснабжение драги, очистку сточных вод.

5. Внедрение противофильтрационных экранов и завес в гидронтехннинческих сонорунжениях на полигоне драги №161 Ксеньевского прииска ПО Забайкалнзолото в 1979 году позволило получить  экономиченский эффект 40,5 млн.р/год в ценах 2006 г.

6. Внедрение противофильтрационных экранов и завес в гидронтехннинческих сонорунжениях на полигоне драги №165 Ксеньевнского прииска ПО Забайкалнзолото в 1980 году позволило подгонтовить на начанло промывочнного сезона более 213 тыс. м3 песков, повынсить сезонную пронизнводительнность драги №165 на 38,7 % и получить реальный экономинческий эффект 19,8 млн.р./год в ценах 2006 г.

7. Внедрение противофильтрационных экранов и завес в гидронтехннинческих сонорунжениях на полигоне драги №164 Ксеньевского прииска ПО Забайкалнзолото в 1981 году позволило получить  экономиченский эффект  9,4 млн. р./год в ценах 2006 г.

8. Внедренние схемы комбинированной очистки сточных вод на Восточном угольном разрезе ОАО СУЭК позволило обеспечить надежнную защиту поверхностных водотоков от загрязнения и предотврантить экологический ущерб в размере 551887,7 р./год в ценах 2004 г.

9. Отдельные положения диссертации использованы при разработке раздела ОВОС Оценка воздействия разреза Харанорский на окружаюнщую среду и экологическое обоснование хозяйственной деятельности (Чита, 2000 г.), раздела ООС Охрана окружающей среды скорректинрованнного проекта разреза Харанорский по техническому заданию ОАО Воснтсибгипрошахт (Иркутск-Чита, 2003 г.), раздела ООС Охрана окрунжаюнщей среды к ТЭО рентабельных для отработки открытым способом  запансов угля Татауровского месторождения (Чита, 2003, 2006 г.).

9. Отдельные результаты диссертационной работы изложены в трех учебных  пособиях  и  одной  монографии.

Апробация работы. Основные положения, вошедшие в диссертанцию, результаты, выводы и рекомендации, полученные при выполнении научно-исследовантельнских работ, докладывались на: научно-практинченской конфенренции главных специалистов горных предприятий Занбайканлья, Амурской области, Хабанровского Края и Приморья (Солнечный, 1979 г.), научно-техннических советах ПО Забайкалзолото, Приморзолото (1977-1980 гг.), научно-технических конференциях профессорско-преподанвательнского сонстава сотрудников и студентов ЧитГУ (Чита, 1995-2007 гг.), Всероссийнской научно-практической конференции Горы и человек: в поисках путей уснтойчивого развития (Барнаул, 1996 г.), Международной научно-пракнтиченской конференции Хозяйственно-питьевая и сточные воды: пробнлемы очинстки и использования (Пенза, 1996 г.), Международнной конференции Занбайкалье на пути к устойчивому развитию (Чита, 1997, 2001, 2002 гг.), II-ой Всероссийской научно-практической коннференции с международным участием (Санкт-Петербург, 1997 г.), научно-технической конференции Проблемы развития минеральной базы Сибири (Иркутск, 1998 г.), регионнальной научно-технической конференции (Краснноярск, 1998 г.), Междунанродном симпозиуме Геокриологические пронблемы строительства в Воснточных районах России и Северного Китая (Чита-Якутск, 1998 г.), Междуннародной конференции Наука и образование на рубеже тысячелетий (Чита, 1999 г.), Международной конференции Проблемы прогнозирования в современном мире (Чита, 1999 г.), Международном совещании Научные и практические аспекты добычи цветных и благородных металлов (Хабанровск, 2000 г.), Научном симпозиуме Неделя горнняка (Москва, 2004 - 2008 гг.), юбилейных Шороховских чтениях (Москва, 2006 г.), VI Всероссийской научно-практической конференции Кулагинские чтения (Чита, 2006 г.), расширенных заседаниях кафедры ОГР ЧитГУ и кафедры ОГР ИрГТУ (2006-2007 гг.).

Публикации. Основные положения по теме диссертации опубликонваны в 52 печатных рабонтах - отдельных разделах монографии, трех учебных посонбиях, 12 статьях, аннотированных ВАК, а также в авторском свидетельстве СССР и пяти патентах Российской Федерации на изобретенние.

Объем и структура диссертационной работы. Работа состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы из 212 наименований и включает 272 страницы текста, 55 таблиц, 57 рисунков, 12 прилонженний.

Введение содержит обоснование актуальности работы, основные занщинщаемые научные положения диссертации и ее практическую значимость.

В  первой  главе  приведен  краткий  обзор  современного  состояния

сырьевых ресурсов золота России, раскрыты перспективы развития и освоенния минерально-сырьевой базы золота, вынполнен критический анализ рензульнтатов научных исслендований по пронблемам обонротного водоснабженния и подготовки горных пород к выемке на дражных и гидромеханнинзированнных разранботках россыпных месторожденний золота, приведена горно-геологическая, природно-климантинческая характеристика россыпей Забайканлья, дана критическая оценка и обзор современного состояния горных работ на объектах открытой разранботки россыпей (драги, промприборы), опреденлены цель и задачи научных исследованний.

Во второй главе на основании проведенного корренляционного анализа выявлены статистические кумуляты гранулометриченского состава рыхлых отложений и обоснована классификация россыпей Забайкалья, выполненная с учетом неоднородности горных пород, представлены теоретические основы управления теплообменом при оттаивании мерзлых горных пород, приведены резульнтаты лабораторных исследованний и теоретических разработок по ускореннию оттаинвания мерзлых горных пород за счет аккумулирования солннечнной энергии в соляном солнечном бассейне, рассмотнрены пернспективы применнения гидроиглового спонсоба оттаивания мерзнлых пород в комбинации с тепловыми ваннами, основаннного на максинмальном испольнзовании солнечнной энернгии, аккумунлированнной водой, путем обеспечения естественного поступления подогретой воды к мерзлому массиву по скважиннам и оттока охлажденной - по водозаборнным патрубкам, без применения насосов, а только за счет гравитационных сил.

В третьей главе обосннована целесообразность применения взрынвонгидравлического фильтрационнно-дренажнного отнтаинвания мерзнлых горных пород в сложнных горно-геолонгических условиях, приведены результаты  теоретических и лаборанторнных исслендований, выявнлены закономернонсти изменения глубины оттаивания от параметров ВГФДО. Изложены рензультаты промышленнной апробации взрывонгиднравнлического в комбинации с фильтрацинонно-дреннажным оттаиваннием. Разработана ментондинка определенния сконронсти и оптимальных параметнров фильтрацинонно-дреннажного отнтаинванния с механническим рыхленнием понрод, а также гидроразрывом пласта. Представлены, результаты исследованний изнменненния глубины отнтаивания мерзнлых горных понрод во времени в завинсинмости от применяемых способов оттаивания, полученные методом электронаналогий.

В четвертой главе дан критический анализ известных способов создания противофильтрационных завес в плотинах и дамбах, выполнены аналитиченские исследования создания и применения противофильтнрационнных завес и экнранов на основе химического кольмантинрования горных пород и испольнзованния геотекстильнных материалов, привендены результаты физинческого моделированния на модели плонтины. Выявлены закономерности повыншения эфнфекта химической кольмантации в зависимонсти от способа обранботки горных понрод и применяемых химических реагентов. Изложены резульнтаты внедренния спонсоба создания противонфильтнрационнных завес в плотиннах на полигоннах драги №161, 165, 166.

В пятой главе рассмотрены вопросы оборотного водонснабжения и управленния водопритоками в горные выранботки на драгах и ГМР. Исслендованы физико-технические свойнства геотекнстильнных материалов и преднставлены результаты теоретиченских и лаборанторнных исследований по иснпольнзованнию их в комбинации с цеолитами для доочистки воды от зангрязнняюнщих веществ. Изложены результаты промышленной апробации технонлонгинческого способа доочистки сточных и оборотных вод. Выполнен сравннинтельный анализ результатов лабораторных, аналитинческих исследований и результантов промышленной апробации.

В шестой главе представлены результаты промышленной апробанции и внедрения в производство комбинированного способа очистки сточнных вод и создания противофильтрационной защиты ГТС на месторожденниях со сложными гидрогеологическими условиями, выполнен раснчетный эконлого-экономический эфнфект от реализации преднлагаемых меронприятий при водоподготовке на дражных и гидромеханизированных разранботнках роснсыпнных месторожденний, а также угольных разрезах Забайкалья, выполнен расчет эконнонминческого эффекта от реализации мероприянтий по подгонтовке горных пород к выемке (оттаивание и предохранение от промерзанния).

В заключении обобщены основные результаты исследований, понлученные в диссертационной работе в соответствии с поставленными зандачами. Даны рекомендации по совершенствованию и внедрению в произнводство на дражных и гидромеханизированных разработках россыпей эффективных способов водоподготовки - очистки и доочистки сточных и оборотнных вод, перспективных способов подготовки горных пород к выемке - оттаивания мерзлых пород и предохранения талых пород от сезонного промерзания, основанных на использовании наиболее дешевой солнечной энергии и целесообнразном создании комбинированных протинвофильтрационных экранов и завес в плотиннах и дамбах.

Автор выражает глубокую благодарность научному консультанту пронфессору, доктору технических наук А.В. Рашкину, научному консульнтанту пронфессору, доктору технических наук Ю.М.Овешникову, а также коллективу кафедры открынтых горных работ ЧитГУ и профессорам, докторам технических наук Е.Т. Воронову, В.М. Герасимову, К.И. Карасеву, Е.И. Комарову, М.В. Костромину, В.П. Мянзинну, Г.В. Секисову за конструкнтивные предложения и поддержку при проведении теоретических, экспенриментальных и лабораторнных исследованний, их практической реализации и внедрении в пронизводство.

Разработка ряда практических рекомендаций, проведение экспенринменнтальных исследований в натурных условиях, промышленные испынтания и внедрение были бы невозможны без помощи и поддержки спенциалистов и руководителей ряда организаций и предприятий - В.И.Борндадынмова, В.А.Доронфеева, Ю.П.Киселя, С.А.Малихова, В.В.Минина, Ю.И. Носынрева, котонрым автор выражает свою признательность.

Основное содержание работы

Теонретические основы открытой разработки местонрождений полезнных ископаенмых заложены в трудах выдающихся ученых Ю.И. Анистнрантонва, А.И. Арсеннтьева, Ю.П. Астафьева, Н.А. Кулешова, Н.В. Мельникова, М.Г. Новожилова, В.В. Ржевнского, Б.А. Симкина, К.Н. Трубецнкого, В.П. Федорко, В.В. Хронина, В.С. Хохрянкова, М.И. Щадова, Е.Ф. Шешко, Б.П. Юматова.

Фундаменнтальный вклад в теорию и практику дражных разработок внесли Е.Н. Барбот де Марни, Л.Е. Зубрилов, В.И. Зуев, В.А. Кудряшов, В.Г. Лешков, А.П. Свинридов, С.М. Шорохов, и др.

Крупные проблемы дражных и гидромеханизированных разработок, решены в трудах В.Г. Авнлова, В.К. Багазеева, Э.И. Богуславского, Ю.В. Бокуннова, Ю.М. Вендяева, В.М. Волконвой, Г.З. Ворончихина, Э.Н. Ганнина, В.Г. Гольдтнмана, В.П. Дробаденко, Ф.В. Дудиннского, А.А. Егупова, В.И. Емельяннонва, Е.Т. Жунченко, Е.Е. Жученко, В.В. Знаменского, Г.В. Зубченко, М.В. Констнромина, Е.И. Комарова, Е.В. Куднряншова, В.И. Лега, В.Р. Личаева, В.С. Литвинцева, Ю.А. Манмаева, А.А. Матнвеева, В.М. Морехондова, В.П. Мязина, Г.П. Никонова, Г.З. Перльнштейна, С.В. Потемнкинна, А.И. Прийнмака, В.Г. Пятанкова, А.В. Рашкина, А.А. Рожновского, В.В. Сборовского, Г.В. Секисова, П.Ф. Стафеева, Г.А. Сунлина, Б.Л. Тальганменра, В.Ф. Хныкина, В.В. Чемезова, С.Д. Чистопольского, И.М. Ялтанец и др.

Решению вопросов охраны окружающей среды, оборотного водоснабнжения, очистки сточных и оборотных вод, разработке малоотходных, энернго- и ресурсосберегающих технолонгий открытых горных работ посвящены научные труды А.Г.Банннинкова, С.В.Белова, Г.П.Беспамятнова, С.А.Брынлова, А.И.Вороннцова, В.М.Генрансимова, С.С.Душкина, В.А.Жужинкова, М.Г. Журба, Б.А. Иванова, А.М. Конгановского, Л.А. Кульнского, А.М. Курганнова, М.И. Львонвича, А.Н. Махннева, Г.Г. Мирзаева, В.В. Назарова, Ю.М. Овешнинкова, З.А. Орнловского, Э.В. Паранхоннского, Г.А. Роева, И.К. Сконбеева, В.Е. Тернновцева, А.М. Тихоннцова, В.И. Хрущева и др.

Свыше 50 % золота в России добывается из россыпных месторожденний в основном дражным и гиднромеханизированным способами.

Дражный способ имеет лучшие технико-экономические показатели - высокие понказатели работы драг достигаются за счет полной механизации оснновных производственных процессов (выемка горной массы и песнков, обогащение песков, отвалообразование). Драгами перерабатываютнся денсятки миллионнов кубометров горной маснсы по более низкой сенбестоимости, чем при других способах разранботки.

Эффективность работы дражного флота, горных машин и оборудованния при разработке россыпных месторождений в значительной мере завинсит от степени подготовленности горных пород к выемке и их физико-механических свойств. Например, свендения о гранунлонметнринченском составе рыхлых отложений иснпользунются при выборе горного оборундонванния, спонсоба оттаинвания мерзлых пород и технологии создания противофильтнрацинонной занщиты гидротехннических сооруженний при предохранении понрод от пронмернзания затопленнием, а также в расчетах процессов отвалонобранзонванния, подгонтовки, добычи и промывки песков. Результаты исследований показынвают, что горные породы, слагаюнщие рыхлые отложения россыпных местонронжндений Забайкалья характеринзуются высокой льдистостью (от 180 до 450 кг/м3), влажнностью (от 20 до 40 %), пористонстью (от 25 до 43 %), валунинстонстью и неоднороднонстью (табл. 1).

Значения коэффициентов неоднородности рыхлых отложений роснсыпных местонрождений Забайкалья (исследовано более 100 участков) конлебнлются от нескольких единиц до нескольких сотен. Высокая неоднороднность россыпей по гранулометриченскому состанву обуславливает значительнные колебания водонпронницаемонсти пород, а из-за высокой нарушенности  рыхлых отложений старыми горными выработками коэффициенты фильтнрации могут достигать очень больших значенний - свынше 100 м/сут.

Таблица 1

Физико-механические свойства рыхлых отложений

россыпных месторождений Забайкалья

Название россыпи	Коэффициент разрыхления	Плотность пород, т/м3	Коэффициент фильтрации, м/сут	Валунистость, %
Апрелково Акулиновка Волокатуй Оськина Кулинда Далаиха Куприха Горохон Умудуиха	1,2 1,3 1,3 1,2 1,1 1,2 1,1 1,3 1,7	2,0 1,9 2,1 2,1 1,8 1,7 1,5-2,2 1,6-2,1 1,7	1,0-5,0 2,0-10,0 5,0-20,0 5,0-30,0 12,0-50,0 15,0-40,0 15,0-55,0 20,0-70,0 70,0	0,2 - 0,5 10,0 3,0 2,0 4,0 10,0 10,0 5,4 2,0

Отсутствие данных о водопроницаемости пород приводит к необосннонванным проектным решениям, в частности, по гидротехническим сонорунжениям, оборотному водоснабжению, оттаиванию мерзлых пород, прендонхранению от промерзания затоплением и предельно-допустимым сбронсам загрязняющих веществ. Из-за недостатка исходных данных при проектинронвании коэфнфициненты фильтранции рыхлых отложений чаще всего опреденляют приблинженно и усреднено на всем протяжении россыпи по таблицам, в зависимонсти от литонлогичеснкого сонстава горных пород, а это приводит к ошибкам. Более точные результаты получают при использованнии известных формул Газена, Слихтера, Зауэрнбрея и Крюнгера (табл. 2).

Таблица 2

Расчетные коэффициенты фильтрации и неоднородности

рыхлых отложений россыпей Забайкалья

Название россыпи	Коэффициент неоднороднонсти, Кн = d60/d10	Диаметр шестиденсяти, мм d60	Эффективнный диаметр, мм d10	Расчетный коэффициент фильтрации, м/сут
				по  Слихтеру		по Крюгеру
				min	max	min	max
Апрелково Оськина Кулинда Горохон Умудуиха Далаиха Волокатуй Куприха Акулиновка	3,5 4,5 8,7 13,0 18,7 29,2 50,0 70,0 75,0	0,7 2,7 7,0 13,0 15,0 17,5 20,0 70,0 15,0	0,2 0,6 0,8 1,0 0,8 0,6 0,4 1,0 0,2	0,24 2,12 3,77 5,88 3,77 2,12 0,94 5,88 0,24	0,38 3,40 6,05 9,45 6,05 3,40 1,51 9,45 0,38	0,05 0,52 0,73 1,14 0,73 0,52 0,48 1,14 0,05	0,06 0,63 0,94 1,47 0,94 0,63 0,60 1,47 0,06

Однако эти формулы можно применять для расчета водонпронницаемонсти только однонродных и мелких песков при весьма низких значениях коэффициентов неоднонродности рыхлых отложений Кн < 5.

Вследствие этого значенния коэффициеннтов фильтрации горнных понрод, принимаемые для расчетов в рабочих проектах, значительно отличанютнся от истинных значений (см. табл. 1,2). Напринмер, коэффициенты фильтнранции рыхлых отнложенний некоторых россыпных месторождений Занбайкалья по фактическим притокам фильтрационной воды в скважину изменяютнся от 1 до 70 м/сут и выше (см. табл.1), а в рабочих проектах их значения по формулам Слихтера и Крюнгера - от 0,05 до 9,45 м/сут (см. табл. 2).

Анализ показывает, что в рабочих проектах раснчетные значения коэфнфициентов фильтранции занижены в десятки раз по сравннению с факнтиченскинми, опытными и данными отчетов геологонразведочных работ, т.к. опренденлены без учета неоднонроднности и крупности частиц горных пород.

Корреляционный анализ гранулометрического сонстава позволил вынявить три группы россыпей, для каждой из которых устанновлены корренлянционные связи, статистические нелинейные кумуляты и уравнения гранунлометриченского состава рыхлых отложений (рис. 1, табл. 3).

Данная классификация, представленная с учетом неоднородности рыхнлых отлонжений россыпей, весьма успешно согласуется с классификанцией Плотникова, основанной на водопронинцаемости пород и известной классификанцией Учителя по степени промынвистости горных понрод.

Рис. 1. Статистические кумуляты гранулометрического состава

рыхлых отложений россыпных месторождений  Забайкалья:

1 - однородные; 2 - неоднородные; 3 - весьма неоднородные

Таблица 3

Коэффициенты функций парной  корреляции

гранулометрического состава россыпей Забайкалья

Группа россыпей, формула грансостава	Коэффициент корреляции	Погрешность аппроксимации	Коэффициенты регрессии
			А	В	С
1 - относительно однородные, Кн = < 5, (d60 < 1мм, d10 ≤ 0,2 мм), V =  A + B / d + C / d 2	0,996	2,562	98,20	-81,00	-7,22
2 - неоднородные, 5 ≤ Кн ≤ 30, (1 ≤ d60≤ 30 мм, 0,2 ≤ d10 ≤ 1 мм), V = d / (A + Bd + C / d 2)	0,959	7,494	0,05	0,01	0,01
3 - весьма неоднородные, Кн >30, (d60>30 мм, d10 < 1 мм), V = A + Blg(d) + C[lg(d)]2	0,993	3,361	10,20	0,60	15,20

Так, например, третью группу россыпей (см. рис.1) - весьма неоднородные, можно отнести к 1 категории по ЕНВ, горные породы которой именют отличную степень промывистости, т.к. состоят из несвязных и слабосвязных галечно-песчаных грунтов с небольшим содержанием эфелей и глины. Вторая группа - неоднородные по гранулометрическому составу рыхлых отложений россыпи, соответствует второй категории по ЕНВ со средней промывистостью пород, сложенных связанными песчано-ганлечнниковыми породами, сцементированными глиной средней вязкости. Первая группа - относительно однородные по грансоставу россыпи, представляет третью категорию по ЕНВ с трудной и весьма трудной степенью промывистости пород, включающую вязкие, трудно-поддающиеся предварительному размачиванию глины, обладающие высокой степенью пластичнности. Таким образом, на стадии выполнения рабончих проектов и преднпроектнных работ предлагаемая класнсинфикация россыпных местонрождений (см. табл.3) понзволяет производить корнрекнтировку глубины оттаинвания мерзнлых пород, более точно опреденлять степень промывистонсти песнков, механическую прочнность и водонпроницаемонсть рыхлых отложений. При этом коэффициенты фильтрации горных пород россыпных месторожденний, участков или отдельно взятых блоков с учетом неоднородности рыхлых отложенний определяются по формулам:

    (1)

  (2)

где Кф - коэффициент фильтрации горных пород, м/сут; М - коэффициент, зависящий  от  пористости  горных пород; d10 - эффективный диаметр рыхн-

ых отложений, мм; n - пористость рыхлых отложений, %; К - коэффициент, учитывающий неоднородность рыхлых отложений: для первой группы (россыпь Апрелково) - относительно одннонродные (см. табл. 3), коэффициент К=1, для второй группы (россыпь Горохон) - неодннородные, К=8-16, для третьей группы (россыпь Акулиновка)Цвесьма неодннонродные К=16-32.

Минимальные значения коэффициента (К) в расчетах принимаются  при испольнзовании формулы (1), а макнсимальнные - формулы (2). Например, россыпи Апрелково и Акулиновка (см. табл. 1) имеют одиннаковый эффективный диаметр d10 = 0,2 мм и, поэтому при равном коэффициенте пористости расчетнный коэффициент фильтрации горных пород будет одинанковый от 0,24 до 0,38 м/сут по Слихнтеру и - от 0,05 до 0,06 м/сут по Крюгеру. Статистические кумуляты позволяют скорректировать коэффицинент фильтрации рыхлых отложений россыпи Акулиновка до значений 6,1 м/сут по Слихтеру и 1,92 м/сут по Крюгеру.

Полученнные результаты аналитических исследований подтвернжданютнся данными отчетов геологонразведочных работ и соглансуются с иснтиннными значениями коэффициентов фильтрации, определенными путем коннтрольнной откачки воды из скважин (см. табл. 2). Ошибнка нахондится в преденлах 4Е7 %. Таким образом, обосновано первое научное положение:

На основе выявленных статистических кумулят и апнпрокнсиминруюнщих формул гранунонметнрического состанва рыхных отнонжений роснсыпнные месторождения сгруппированы по поканзателям неоднонроднонсти, что позволяет повысить точнность расчетов коэфнфинциентов фильтнрации горных пород, нандежность выбора способа отнтаивания мерзных пород и создания противофильтрационной защиты  гидротехннических сооруженний при прендохранении понрод от промерзанния затоплением.

На территории Забайкалья и Приамурья в связи с отрицательными среднегодовыми температурами воздуха и незначительным снежным покровом повсеместно распространены сезонно- и многолетнемерзлые породы. При этом в северных и восточных районах Читинской области мощность сезонно-мерзлых пород достигает 4Е5 м. В мерзлом состоянии горные породы обладают высокой прочностью. Энергоемкость разрушения мерзлых горных пород при понижении их температуры всего лишь до минус 1 oC увеличивается в десятки раз. Поэтому при разработке золотоносных россыпных месторождений, существенно возрастает значение работ по оттаиванию мерзлых горных пород.

Оттаивание мерзлых пород позволяет значительно повысить производительность горного оборудования, снизить эксплуатационные потери металла, а также создать более благоприятные условия для эффективной работы драг, промприборов и бульдозеров.

Практика ведения горных работ, а также теоретические исследования, проведенные нами методом электроаналогий показывают, что все применяемые интенсивные способы оттаивания мерзлых золотоносных россыпей характеризуются, как правило, высокой себестоимостью и энергоёмкостью, и это ограничивает их применение, а естественный солнечно-радиационный способ имеет низкий коэффициент использования солнечной энергии и длительный период оттаивания мерзлых пород. Например, за летний сезон глубина оттаивания мерзлых пород естественным солнечно-радиационным способом в северо-восточных районах Забайкалья не превышает 2,2 м. Сопоставление результатов, полученных методом электроаналогий с аналитическими решениями показывает, что электромоделирование занижает глубину оттаивания на 4,5 %.

Одним из путей повышения эффективности естественного солнечно-радиационного оттаивания является использование тепловых ванн. Исслендонваниями закономерностей оттаивания мерзлых пород с применением технологии тепловых ванн занимались В.Г.Гольдтман, А.И.Приймак, И.М. Папернов. Однако идеи тепловых ванн не нашли широкого практического применения из-за значительных потерь тепловой энергии в результате испарения воды с их поверхности и диффузии в слоях, так как нагретые за счет солнечной радиации слои воды имея меньшую плотность поднимаются к поверхности, а нижний слой воды на контакте с мерзлыми породами имеет наибольшую плотность и незначительную температуру лишь + 4 оС.

Способ оттаивания мерзлых пород, основанный на использовании соляного солнечного бассейна (ССБ) позволяет снизить до минимума этот недостаток тепловых ванн и повысить коэффициент полезного действия солнечной энернгии до 0,70-0,75. Созданию тепловых водонагреватенлей на осннове ССБ посвящены труды В.Н.Елисеева, Ю.У. Усманова, Г.Я. Умарова.

Приннцип работы ССБ (повышение температуры в придоннном слое водного раствора соли) основан на аккумулировании тепловой солнечнной энергии слоями водных растворов солей NaCl или CaCl2 или техниченской соли магния 6Н2О.МgCl2 (бишофит) благодаря созданию в соляном солнечнном бассейне вертикальнного градиента плотности.

Тепловые ванны, созданнные на дневной поверхности или в траншеях с активацией теплообмена в придонном слое соляного солнечного бассейна (ССБ), имеюнщего зачерненное дно, являются мощными аккумуляторами солнечной энергии при условии предотвращения испарения воды с их поверхности.

Для создания градиента плотности оттаиваемый участок, предваринтельно покрытый слоем черной полиэтиленовой пленкой, залинвают слоями водных растворов соли (более двух слоев) со ступенчатым понижением её концентрации от нижних слоёв к верхним. Концентрация раствора в кажндом слое постоянна. В нижнем слое водного раствора созндают максимальнную концентрацию реагента, а в каждом вышераснполонженнном - повышают на одну ступень. Верхний слой ССБ заполняется чистой водой с нулевой концентрацией реагента.

В процессе преобразования солнечной энергии в тепловую к.п.д. ССБ значительно снижается за счет процесса испарения воды с поверхности водоема. При этом потери энергии значительно выше общих потерь энергии, теряемых водоемом за счет теплообмена с окружающей средой.

Для уменьшения тепловых потерь на испарение, которые происходят за счет конвективного теплообмена поверхностного слоя с окружающей атмосферой, на водную поверхность ССБ наносят тонкий молекулярный слой технического масла. Снижение энергоемких затрат энергии на конвективный перенос и испарение дает возможность значительно повысить температуру массива мерзлых горных пород, увеличить скорость оттаивания и в целом усилить теплотехнический эффект ССБ в 1,5Е2 раза. Для предотвращения возникновения диффузии - перемешивания водных растворов с различной концентрацией технической соли магния 6Н2О.МgCl2,Ц которая возникает в результате разности температуры растворов в слоях на различной глубине ССБ, между слоями водных растворов технической соли магния размещают слои перфорированной полиэтиленовой пленки толщиной 0,8 - 1,0 мм, селективно прозрачной для коротковолнового и длинноволнового излучений.

Для снижения тепловых потерь за счет диффузии в отдельно взятом  слое и на контакте между слоями толщина одного слоя принимается минимально возможной (0,05Е0,10 м).

Для повышения кондуктивного теплообмена на контакте нижнего нагретого слоя с мерзлыми породами, а также для снижения тепловых затрат на нагревание всего объема ССБ суммарная мощность (толщина) всех слоев ССБ не должна превышать 0,5Е1,0 м. Поэтому в зависимости от величины ступени изменения концентрации растворов в слоях общее количество их может изменяться от 5 до 10.

Техническим результатом технологии ССБ является повышение скорости оттаивания мерзлых горных пород, которое происходит за счет повышения температуры придонного слоя ССБ до 60 0С и передачи накопленного тепла путем теплопроводности мерзлому массиву. Эффективность работы ССБ оценивается по сумме тепловых потоков в массив горных пород.

Селективно прозрачные для коротковолнового и длинноволнового излучений водные растворы технической соли магния 6Н2О.МgCl2 (бишофит) практически полностью пропускают поглощаемую поверхностью оттаиваемых горных пород коротковолновую солнечную радиацию и вместе с тем задерживают длинноволновое излучение от поверхности оттаиваемых горных пород. Эти соли легкорастворимые, они позволяют при низких температурах окружающей среды создавать водные растворы высокой концентрации (до 20 %), поэтому являются наиболее приемлемыми для проведения исследований и создания ССБ по сравнению с менее растворимыми солями хлористого натрия NaCl или хлористого кальция CaCl2.

       На кафедре открытых горных работ Читинского государственного университета для изучения и исследования теплового режима создана модель соляного солнечного бассейна с зачерненным дном (рис.2).

Рис. 2. Модель соляного солнечного бассейна:

1 - слой воды; 2 - светильник; 3 - полиэтиленовая пленка или тонкие пластины оргстекла; 4 - воронки для подачи водных растворов технической соли магния 6Н2О.МgCl2 с различной концентрацией; 5 - вентиль; 6 - пленка специального масла; 7 - термометры; 8 - теплоизолятор (пенопласт толщиной 0,08 м); 9 - емкость ССБ; 10 - зачерненное дно

Модель ССБ представляет собой емкость, выполненную из органинченского стекла высотой 0,3 м, длиной 0,5 м, шириной 0,3 м, заполненную пятью слоями водного раствора технической соли магния 6Н2О.МgCl2 различной концентрации, но одинаковой толщины равной 0,05 м. Верхний слой модели заполнялся чистой водой. Общая глубина ССБ составляет 0,25 м.

Концентрация водного раствора технической соли магния 6Н2О.МgCl2 в каждом слое сохранялась постоянной.

Придонный слой ССБ заполняли раствором бишофита 20 % концентрации. В вышерасположенных слоях концентрация раствора бишофита изменялась ступенчато с шагом 5 %.

Слои водных растворов технической соли магния 6Н2О.МgCl2 с различной концентрацией разделяли в одних опытах полиэтиленовыми пленками, в других - тонким оргстеклом размером 0,3 х 0,5 м.

В опытах были использованы светильники с люминесцентными лампами типа ЛБУ-30 (4 шт.), лампой накаливания мощностью 250 Вт, и ксеноновой короткодуговой - типа ДКсТВ-6000 , которые включались в работу периодически. Люминесцентные лампы и лампа накаливания находились в работе по 12 часов (нагрев модели), после чего их выключали и через 6 часов (остывание модели) вновь цикл работы ламп повторяли.

Ксеноновая короткодуговая лампа ДКсТВ-6000 обеспечивает спектр излучения близкий к солнечному и высокую температуру при радиационном нагреве. Поэтому период работы лампы был сокращен в 6 раз.

Цикл работы в опытах с использованием ксеноновой короткодуговой лампы составлял 3 часа: 2 часа лампа была включена (нагрев модели) и 1 час - выключена (остывание модели). В процессе опытов измерялась температура воды и раствора в каждом слое, а также температура воздуха. Температура окружающего воздуха изменялась от 22,4 до 24,7 0С. Температура по глубине ССБ изменялась плавно и равномерно с постепенным увеличением ее в нижележащих слоях. Самую высокую температуру в процессе нагревания ССБ приобретает нижний придонный слой раствора, т.к. лучистая энергия поглощается зачерненным дном и передается в жидкость нижнему слою. Самая низкая температура наблюдается в верхнем слое с чистой водой. Понижение температуры воды в нем происходит за счет интенсивного теплообмена с окружающим атмосферным воздухом.

Температура раствора в нижнем слое ССБ за 12 часов работы светильнника с люминесцентными лампами ЛБУ-30 увеличилась на 10 0С. Температура воды верхнего слоя при этом возросла лишь на 3-4 0С  (рис. 3). 

 

Рис. 3. Изменение температуры придонного слоя ССБ и атмосферного воздуха:

1, 2, 3 - температура придонного слоя при нагреваннии ССБ соответнственно ксеноновой короткодуговой лампой ДКсТВ-6000; лампой накаливания мощностью 250 Вт; светильнинком с люминесцентными лампами ЛБУ-30; 4 - температура атмосферного воздуха

Температура раствора в нижнем слое ССБ за 12 часов работы светильника с лампой накаливания возросла в среднем на 14 0С (см. рис. 3). При этом температура воды в верхнем слое возросла на 10-11 0С, что свидетельствует о снижении эффекта соляного солнечного бассейна при использовании ламнпы накаливания.

После включения ксеноновой короткодуговой лампы ДКсТВ-6000 температура придонного слоя водного раствора технической соли магния 6Н2О.МgCl2 через 12 часов нагревания повысилась на 38Е40 0С. При этом абсолютное значение температуры в придонном слое ССБ достигло 50Е60 0С (см. рис. 3).

Температура воды в верхнем слое модели возросла в среднем на 10-12 0С. Причем при выключенной лампе температура придонного слоя за один час остывания модели снижается незначительно на 2-3 0С, а температура верхнего слоя понижается в три раза быстрее на 6-8 0С.

Корреляционный анализ выполненных исследований позволил устанновить корренлянционные связи и подобрать функцию изменения темперантуры придонного слоя ССБ в зависимости от времени нагревания и вида применняемого источника излучения тепловой энергии (см. рис. 3, табл. 4).

Таблица 4

Коэффициенты функций парной корреляции темперантуры

придонного слоя соляного солнечного бассейна

Вид применяемого источника тепловой энергии, регрессионная зависимость	Коэффициент корреляции	Погрешность аппроксимации	Коэффициенты Регрессии
			А	В
Ксеноновая лампа ампа накаливания юминисцентная лампа t = А + В . lg()	0,96 0,93 0,91	2,96 1,35 1,11	23,63 21,29 22,40	13,21 4,68 3,09

Данная регрессионная зависимость имеет высокую степень надежности (аппроксимации): коэффициенты корреляции  более 0,91, а стандартные отклонения - доверительные границы (по Стьюденту с вероятностью Р = 0,95) не превышают 3.

Результаты проведенных опытов подтверждают возможность и высокую эффективность применения соляного солнечного бассейна как аккумулятора тепловой энергии, которая может быть использована  для оттаивания мерзлых пород при разработке золотоносных россыпных месторождений. Достоверность экспериментальных исследований подтверждена признанием приоритета работ патентом Российской Федерации №2276236.

Анализ методов решения задач оттаивания-промерзания горных пород показывает, что для оценки способов оттаивания с применением ССБ приемлемы аналитические решения задачи Стефана на основе приближенных методов, а также численные решения с использованием конечно-разнностных методов и методы математического моделирования.

Скорость оттаивания мерзлых пород (, м/сут) при использовании соляного солнечного бассейна (ССБ) в основном зависит от температуры приндонного слоя раствора, воздуха, горных пород, времени оттаивания мерзнлых пород и определяется из уравнения теплового баланса

    (3)

где - коэффициент, учитывающий замедление скорости сезонного оттаивания пород из-за оттока тепла в мерзлый грунт, изменяется от 0,6 до 1,0; Т - коэффициент теплопроводности талых пород, Вт /(м . оС); tп - температура придонного слоя ССБ, оС; - период оттаивания, сут; К - коэффициент, учитывающий неоднородность рыхлых отложений; Qф - теплота фазового перехода, Дж/м3

(4)

где G - льдистость горных пород, кг/м3.

       Аналитические расчеты показали, что при температуре придонного слоя 50Е60 оС  скорость оттаивания мерзлых пород достигает 5Е15 м/год.

       Для повышения эффективности солнечно-радиационного оттаивания нами разработан и предложен способ гидравлического оттаивания мерзлых пород в комбинации с тепловыми ваннами (рис. 4).

Рис. 4. Способ гидравлического оттаивания мерзлых горных пород в сочетании

с тепловыми ваннами:

1 - подогретая за счет солнечной энергии вода (тепловая ванна); 2 - водоподпорная дамба; 3 - скважина; 4 - сезонно- и многолетнемерзлые породы; 5 - водосбросный патрубок; 6 - магистральный трубопровод; 7 - водозаборный патрубок; 8 - вентиль; 9 - направление движения теплоносителя; 10 - направление движения охлажденной воды; 11 - металлические пластины

В предлагаемом способе, также как и в фильтрационно-игловом, используется принцип противотока движения теплоносителя и охлажденной воды. На оттаиваемом участке предусматривается удаление почвенно-раснтительного слоя, планировка поверхности, бурение скважин (3) на заданную глубину по сетке, определяемой льдистостью и коэффициентом фильтрации пород (см. рис. 4). Вместе с тем, здесь исключены процессы установки гидроигл и принудительной подачи в них теплоносителя с помощью насосов. Подача теплоносителя к мерзлым породам происходит за счет сил гравитации непосредственно по скважине, а охлажденная вода удаляется из скважины по водозаборному патрубку за счет перепада уровня воды.

На оттаиваемом участке возводят водоподпорную дамбу (2), монтирунют водосбросный патрубок (5), магистральный трубопровод (6), заливают участок слоем воды - создают тепловую ванну (1) и отводят воду из скважин за пределы участка с помощью установленных в них водозаборных патрубков (7), соединенных с магистральным трубопроводом (см. рис. 4).

Особенность данного способа оттаивания заключается в том, что водозаборные патрубки и водосбросная труба обеспечивают не только естественное удаление охлажденной воды из забоя скважин, но также создают приток в скважины нагретой за счет солнечной энергии воды, поступающей  из тепловой ванны. При этом достигается высокая скорость оттаивания за счет более полного использования солнечной энергии путем аккумулирования ее в воде и передачи мерзлым породам.

Перенос солнечного тепла мерзлому массиву происходит в результате кондуктивно-конвективного теплообмена между теплоносителем (подогретой за счет солнечной энергии водой) и мерзлыми породами путем создания

непрерывного естественного движения теплоносителя по скважинам.

Источником тепла предлагаемого способа оттаивания мерзлых пород служит вода рек и водоемов, подогретая за счет солнечной радиации и тепла атмосферного воздуха в течение всего периода положительных среднесуточных температур воздуха. При увеличении коэффициента фильтрации, повышении теплопроводности и уменьшении льдистости горных пород, а также при повышении температуры и удельного расхода, подаваемой в скважины воды, скорость оттаивания мерзлых пород возрастает многократно.

Предлагаемый способ оттаивания мерзлых пород осуществляется следующим образом (см. рис.4). 

С помощью бульдозера удаляют почвенно-растительный слой и планируют поверхность. С помощью буровых станков в мерзлом массиве горных пород бурят ряды скважин для подачи подогретой воды к мерзлому массиву.

Скважины располагаются в шахматном порядке (рис. 5). Расстояние между скважинами в ряду (а) принимается равным от 2 до 7 м, в зависимости от водопроницаемости и неоднородности горных пород и времени, необходимого для оттаивания участка. Расстояние между рядами скважин принимается равным (0,85.а).

Рис. 5. Схема обеспечения подачи теплой воды к мерзлому массиву:

1 - сухой откос водоподпорной дамбы, 2 - мокрый откос водоподпорной дамбы, 3 - водозаборные патрубки, 4 - заглушка, 5 - скважины, 6 - магистральный трубопровод, 7 - вентиль, 8 - водосбросный патрубок

На поверхности оттаиваемого участка между рядами скважин укладынвают магистральный трубопровод, один конец которого закрывают заглушнкой, а на другом конце устанавливают задвижку (вентиль) и водосливной патрубок (см. рис. 5). В скважины устанавливают водозаборные патрубки, которые перфорируют на отрезке длиной 0,5Е1,0 м со стороны забоя скважин отверстиями диаметром 0,01Е0,02 м и с помощью соединительных муфт присоединяют к магистральному трубопроводу. Устья скважин перекрывают ограждающей металлической сеткой с квадратными ячейками 0,03 х 0,03 м.

С помощью бульдозера сооружают водоподпорную дамбу перпендикулярно водосбросной трубе, таким образом, чтобы вентиль и водосливной патрубок были расположены со стороны сухого откоса дамбы, после чего оттаиваемый участок заливают слоем воды (слой воды может достигать 10 м, в зависимости от высоты водоподпорной дамбы). При этом обеспечивают самотечное движение воды (приток в скважины воды, подогретой за счет солнечной энергии и отток охлажденной воды из забоев скважин), которое происходит за счет сил гравитации - давления, создаваемого перепадом уровней воды на подтопляемом участке и на выходе охлажденной воды из водосливного патрубка. Необходимый расход воды-теплоносителя по магистральному трубопроводу от 0,5 до 2,5 м3/ч, обеспечивающий интенсивное оттаивание мерзлого массива, регулируется с помощью вентиля.

Для повышения эффекта оттаивания в мерзлом массиве горных пород создают камуфлетные полости, фильтрационные каналы и сеть трещин различного рода путем взрывания в скважинах камуфлетных зарядов ВВ или электрогидроразрывом пласта. Камуфлетное взрывание или электрогидроразрыв пласта производят перед установкой водозаборных патрубков. Повышение скорости гидравлического оттаивания мерзлых пород достигается также путем изменения ламинарного потока движения воды в скважинах на турбулентный  путем создания вихревых потоков воды вдоль водозаборных патрубков. Турбулентный поток воды в скважинах создают с помощью металлических пластин, которые приваривают к водозаборным патрубкам под углом 30Е450 по направлению движения воды в скважинах.

Затраты энергии на нагревание и оттаивание всего участка мерзлых пород (Qобщ, кДж) составляют

  (5)

где S - площадь участка оттайки, м2; Hот - глубина оттаивания, м; - количество энергии, затрачиваемое на нагревание 1м3 мерзлых пород до температуры талых пород tт , кДж/м3

    (6)

где сп - удельная теплоемкость пород, кДж/(кг.оС); ρп, ρл - соответственно плотность пород и льда, кг/м3; G - льдистость горных пород, кг/м3; tт, tм - соответственно температура талых и мерзлых пород, оC; - количество энергии, необходимое для оттаивания 1м3 мерзлых пород, кДж/м3

  (7)

где сл, св - соответственно удельная теплоемкость льда и воды, кДж/(кг.оС); L - скрытая теплота плавления льда, равная 334 кДж/кг.

       Общее время оттаивания мерзлых пород затопленного участка (, сут) находится в прямопропорциональной зависимости от общих затрат тепла на оттаивание и обратнопропорционально температуре, расходу и боковой теплоотдаче фильтрационного потока подогретой за счет солнечной радиации воды

(8)

где ρв - плотность воды, кг/м3; W - суммарный расход воды, необходимый для оттаивания мерзлого массива, его величина зависит от действующего напора (разности уровней воды в водоеме и на выходе из водосливного патрубка), длины магистральных трубопроводов и водозаборных патрубков, местных сопротивлений и диаметра трубы, м3/ч; Кб - средний коэффициент относительной боковой теплоотдачи воды фильтрационного потока в талике цилиндрической формы, рассчитывается через критерий теплового подобия Фурье, в приближенных расчетах Кб = 0,4Е0,5; tв - температура воды на затопленном участке, оС.

       При заданном расходе воды (Q, м3/с) самотечного магистрального трубопровода  диаметр труб (d, м) можно определить по формуле

    (9)

где  - средняя скорость движения воды в трубопроводе, = 0,7Е1,5 м/с.

       Уменьшение диаметра труб приводит к большим потерям действующего напора. Наиболее выгодный диаметр соответствует скорости течения воды равной 1 м/с, т.е. диаметру, определяемому по формуле

    (10)

Отличительной чертой предлагаемого гидравлического способа оттаивания является обеспечение непрерывного естественного (создаваемого силами гравитации) движения воды в скважинах, позволяющее за счет многократно возросшего кондуктивно-конвективного теплообмена обеспечить фазовый переход горных пород из мерзлого состояния в талое.

Результаты сравнительного анализа технико-экономиченских показателей известных способов оттаивания показывают, что предлагаемый гидравлический способ оттайки сезонно- и многолетнемерзлых пород, обладая высокой интенсивностью оттаивания (скорость оттаивания мерзлого массива равнозначна скорости фильтрационно-иглового оттаивания), позволяет производить подготовку к выемке мерзлых суглинистых пород с коэффициентом фильтрации менее 50 м/сут в более сжатые сроки и требует минимальных материальных и энергетических затрат на его осуществление. При этом скорость оттаивания мерзлых суглинистых, супесчаных пород увеличивается до 10Е20 м/сезон, сроки подготовки дражных полигонов сокращаются в 1,5Е2,5 раза по сравнению с фильтрационно-дренажнным оттаиванием.

Существенно на 25Е40 % уменьшается энергоемкость процесса оттаивания мерзлых горных пород по сравнению с фильтрационно-иглонвым способом. Кроме того за счет исключения затрат на приобретение, эксплуантацию, обслуживание насосных станций и потребляемую электроэнергию в 1,5Е2 раза снижается себестоимость оттаивания мерзлых пород, в 3Е6 раз - трудоемкость работ.

Новизна гидравлического способа оттаивания в сочетании с тепловыми ваннами подтверждены патентом Российской Федерации №2295008.

Таким образом, обосновывается второе научное положение:

Создание на дневной поверхности теплонвых ванн с активацией теплообмена в придонном слое соляного солннечного баснсейна и обеспечение конвекнтивно-кондуктивной передачи солнечной энергии вглубь мерзлого маснсива за счет естественного движения теплоносинтеля по скважиннам повышает эффективность солнечно-радиационнного отнтаинвания мерзлых россыпей в два-три раза.

Наиболее простым по исполнению является фильтрационно-дренажнный способ оттаивания (ФДО) мерзлых пород с канавным питанием. Одннако применение данного способа ограничено из-за малой эффективности. Для устраненния этого недостатка нами предложено его усовершенствование за счет создания под оросительными канавами на глубине 3-4 м фильтранционных каналов. При этом выполннены теоретические и экснпериментальнные исследонвания.

Этот вариант ФДО в дальнейшем получил название взрынвонгиднравнлинченского фильтрационно-дреннажного способа оттаинвания мерзнлых горнных понрод (ВГФДО), представнляющего собой комбинацию двух способов (рис. 6) - ФДО в комбинации с известным взрывонгиднравнлическим, котонрый впернвые был испытан на приниске Колымы в 1976 году. Способ оттаивания мерзлых горных пород (ВГФДО) предусматринвает иснпольнзование комбинированного механизма кондукнтивно-конвективнного пенреноса тепла, аккумулированного в теплонносителе без применения искуснственных источников энергии.

При этом в маснсиве горных пород искусстнвенно создаются фильтранционные каналы и зоны проницаемости путем камуфлетного взрынвания зарядов ВВ линейного ряда скважин, а на дневной поверхности проходятся  канавы: питающая, оросительные и дренажная.

Рис. 6. Схема взрывогидравлического фильтрационно-дренажного способа оттаивания мерзлых горных пород:

1 - питающая канава, продольный уклон i = 0,008; 2 - подогретая солнечной энергией вода; 3 - взрывные скважины; 4 - дренажная канава; 5 - оросительные канавы; 6 - заряд ВВ, q = (7-11) кг; 7 - профильтрованная и охлажденная вода; 8 - питающая скважина; 9 - зона фильтрации; 10 - коренные породы; 11 - камуфлетные полости

Часть воды со стороны поверхности к оттаиваемому массиву мерзлых пород поступает по схеме фильтрацинонно-дренажного способа оттаивания - через питающую и оросительные канавы, а другая часть воды подается  непонсредственно вглубь мерзлого массива через скважины и фильтрационнные каналы, что позволяет ускорить процесс оттаивания мерзлых горных пород (рис. 7).

  Рис. 7. Схема создания зоны фильтранции

в мерзлом массиве горных пород:

а - расстояние между взрывными скважинами в ряду, м; R1 - радиус фильтрационного канала, м; Rк - радиус камуфлетной полости, м; Rп - радиус зоны проницаемости, м; 1 - взрывные скважины; 2 - камуфлетные полости; 3 - зона проницаемости; 4 - оросительные канавы; 5 - зона фильтрационно-дренажного оттаивания; 6 - зона взрывогидравлического оттаивания; 7 Ц  водонепроницаемые породы

Расчет параметров ВГФДО проводят по следующей схеме. Расстоянние между рядами скважин (b, м) зависит от размеров зоны оттаиванния вокруг фильтрационного канала (2.R2), определяемой уравненнием тепнлового баланса

  (11)

где R2 - радиус зоны  взрывонгидравлического оттаивания, м.

    (12)

где R1 - радиус фильтрационного канала, м; Кф - коэффициент фильтранции пород в канале, м/сут; tв - темпенратура воды, оС; Св - теплоемкость воды, Дж/(м3.оC); - время оттаивания пород в зоне (R2 - R1), сут; Кисп = (tвх - tвых)/(tвх - tо) - коэффициент теплонотдачи фильтрационного потока; tвх, tвых - температунра воды, соответстнвенно на входе и выходе фильтрационнного потока, оС; tо - температура фазового перехода, оС; lк - длина фильтрационнного канала, м; Qф - теплота фазового перехода, Дж/(м3.оС).

Время оттаиванния пород (о, сут) в зоне проницаемости вокруг фильтнранционного канала в основнном зависит от трещиноватости пород, темперантуры воды и определянется из уравнения тепнлового баланса

(13)

Радиус фильтрационного канала (R1) зависит от параметров камуфлетного взрывания и находится из геометрических соотношений

                                                (14)

где а - расстояние между скважинами в ряду, м; Rп - радиус зоны проницаемости, м.        

       Для определения размеров зоны проницаемости воспользуемся моделью грунта при камуфлетном взрыве в скважине, предложенной Д.М. Кушнаревым. Принимая границу раздела упругой и пластической зон предельной границей зоны проницаемости, определим (Rп) по формуле, полученной из аналитического решения указанной модели при модуле объемного сжатия - Ксж = 0,1 Е (здесь Е - модуль упругости),

                      (15)

где Rк - радиус камуфлетной полости, м; х = τ / Е; τ - максимальные касательные напряжения.

Радиус камуфлетной полости определяется по формуле

              (16)

где ; вв - начальная плотнность ВВ (в пересчете на объем 1 пог. м скважины), кг/м3; вв - массовая плотность энергии заряда (для аммонита = 4,187⋅106 Дж/кг); R0 - радиус скважины, м.

Расчеты показывают, что в пределах вероятных колебаний упрунгих и прочностных свойств мерзлых пород россыпных месторождений Rп = (20Е40)Rк, а Rк(3,7Е5,6)Rо. Взрывогидравлическим способом в массиве возможно создание неоднородных фильтрационных каналов с размерами Rп = (74Е224)Rо. Так, при Ro = 100 мм, Rп = (7Е22) м.

Однако, эфнфективный радиус зоны проницаемости, в пределах котонрой возможна фильтрация воды по образонвавшимся трещинам, весьма нензнанчинтелен и не пренвышает 5Rк. Относительный радиус оттаивания (R2/R1) зависит от времени и гидравлической проводимости (Кф/lк) фильтрационнного канала. Расстоянние между рядами скважин при продолжительности оттаивания в 100 суток не превышает 16R1 (рис. 8).

Рис. 8. Зависимость относительного

радиуса оттаивания пород (R2/R1) от времени () и гидравлической проводимости фильтрационного канала Кф/lк:

1 - Кф/lк= 3; 2 - Кф/lк= 4;  3 - Кф/lк= 5;

4 - Кф/lк= 10; 5 - Кф/lк= 15; 6 - Кф/lк= 20;

7 - Кф/lк= 50

При среднем расстоянии между скважинами в ряду а = 3,5 м, обеснпечивающим R1 = 1 м, допустимое расстояние между рядами скважин 2R2 (12Е16 м), при льдинстости пород 250 кг/м3.

Оттаивание мерзлого массива происходит в радиальном направлении от оси фильтрационного канала и сверху вниз от питающей и оросительных канав. Поэтому глубина оттаивания при ВГФДО определяется по формуле

  (17)

где hФДО - прирост глубины оттайки фильтрационно-дренажным способом за время (τ), м.

Применение способа ВГФДО мерзлого массива в сложных горно-геонлогинченских условиях позволяет за два месяца с 15 апреля по 15 июня оттанять мерзлые горные породы на глубину до 7,0 м, что, в самом деле, сопостанвимо с гидроигловым и послойным оттаиванием.

В 1980 г. взрывогиднравнлинческий способ отнтаинвания мерзлых горных пород в комбинации с фильтранционно-дренажнным оттаиванием (ВГФДО) был внедрен в сложных горно-геологических условиях на дражном полингоне драги №166. Производственнные испытания подтвердили высокую эфнфективность совместного действия кондуктивного и конвективного перенноса солнечной энергии.

Впоследствии способ ВГФДО был нами усовершенствован путем установки соляных солнечных нагревателей в питающей канаве для подогнрева воды и ускорения процесса оттаивания пород (патент Российской Фендерации №2315155), а также путем создания трещин и зон проницаенмости в мерзлом маснсиве синнхронно-импульсным электронгидроразрывом пласта.

За счет создания в массиве трещин электрогидроразнрыва и действуюнщих через них многоуровневых фильтрационных потоков воды-теплоносинтеля скорость оттаивания многократно возрастает.

Количенство трещин электронгидроразрыва и глубину их расположения определяют раснчетом исходя из времени на оттаивание участка согласно разработанной нами методике.

Динамика оттаивания мерзлых горных пород в течение летнего сезона с применением различных способов приведена на рис. 9.

Рис. 9. Динамика оттаивания мерзлых горных пород:

1, 2, 3, 4 - способы оттаивания, сонответственно: солнечно-радиационн- ный (СРО); фильтранционно-дренажнный (ФДО); синнхронно-импульснный электрогиднроразрывнной (ЭГРП); взрынвонгиднравлинченский фильтрационно-дренажнный (ВГФДО)

В процессе дальнейшего совершенствования технологии оттаивания сезонной и многолетней мерзлоты, основанной на более полном использовании естественного источника тепла - солнечной энергии для повышения эффективности дражных и гидромеханизированных разработок золотоносных россыпей Забайкалья и Приамурья, в 1979Е1982 гг. были проведены испытания и внедрение другого варианта кондуктивно-конвективного оттаивания мерзлых горных пород, при котором теплоноситель вводят в оттаиваемый массив путем периодического рыхления поверхности механическими рыхлителями, соединяя питающую и дренажную канавы бороздовыми оросителями, что позволило повысить эффективность ФДО в 1,5-2 раза.

Проведенная оптимизация параметров данного способа позволила определить закономерности изменения себестоимости оттаивания в зависимости от длины бороздовых оросителей и расстояния между ними.

Сравнительный анализ результатов оттаивания мерзлых пород различными способами показывает, что в сложных горно-геологиченских условиях применение взрывогидравлического фильтнранциноннно-дренажного и синхронно-импульсного электрогидроразрывного способов оттаивания является целесообразным (табл. 5).

Таблица 5

Технико-экономические показатели способов оттаивания мерзлых пород

 

Способ оттаивания  мерзлых пород	Скорость оттаивания, м/год	Трудоемкость, чел.ч/1000 м3	Энерго- емкость, кВт-ч/м3	Относительная себестоимость
Солнечно-радиационный: -естественный (СРО); -соляной-солнечный бассейн (ССБ); -с послойным удалением оттаявшего слоя	0,5Е3,0 5,0Е15,0 5,0Е20,0	0,5Е1,0 2,5Е5,0 10,0Е25,0	- 0,2Е0,3 0,8Е1,0	1 1,5Е2,5 2,0Е4,0
Гидравлический: -фильтрационно-игловой -с тепловыми ваннами -ЭГРП (электрогидроразрыв пласта)	5,0-20,0 5,0-20,0 5,0-20,0	15,0-60,0 5,0-10,0 25,0-60,0	3,0- 4,0 2,0-2,5 4,0-5,0	5,0-10,0 3,0-5,0 10,0-15,0
Фильтрационно-дренажный ФДО): - без рыхления; - с механическим рыхлением; -с использованием соляных солнечных нагревателей в траншеях - взрывогидравлический (ВГФДО)	3,0- 6,0 4,0- 8,0 6,0-8,0 6,0-12,0	5,0-10,0 6,0-12,0 5,0-12,0 10,0-25,0	2,0- 2.5 3,0- 4,0 0,8- 1,2 2,5- 3,0	2,0- 4,0 4,0- 8,0 3,0-5,0 5,5- 10,0

При условии высокой гидравлической проводимости фильтрационного канала Кф/lк >1 и неограниченном питании водой применение способа ВГФДО позволяет увеличить глубину оттаивания за сезон в 3Е4 раза по сравнению с естественной оттайкой и в 1,5Е2 раза эффективнее фильтрационно-дренажного способа (см. табл. 5).

Таким образом, проведенные теоретические и экспериментальные исследования позволяют сформулировать третье научное положение:

Использование солннечной энернгии, аккумулированной в воде-теплоносителе, поступающей вглубь мерзлого массива по искусственно созданным зонам фильтрации: фильтнрацинонным каналам, образованным в мерзлом массиве на глубине элекнтрогиднроразрывом пласта или камуфлетнным взрываннием линнейнного ряда скванжиннных зарядов ВВ, и бороздонвым оросителям, созданным на дневнной поверхности механниченским рыхнением горных пород, ускоряет процесс оттаивания мерзлых дражных полигонов со сложными горно-геологическими условиями.

Технология создания противофильтрационных завес и экранов в гидротехнических сооружениях наиболее полно освещена в трудах проф. А.В. Рашкина, М.В. Костромина, К.И. Карасева, В.Г. Пятакова, П.Ф. Стафеева.

Они установили, что протинвофильтрационные экраны, выполненные из полимерных пленок, и протинвонфильтрационные завесы - из химического реагента Na-КМЦ являются эффективной противофильтрационной защитой плотин и дамб. Нами продолжены исследования в этом направлении с использованием новых технических решений. Изучены свойства новых противофильтрационных материалов и выполнены лабораторные исследования на физической модели плотины с противофильтрационной защитой масштаба 1:50 в лаборатории кафедры открытых горных работ ЧитГУ. 

Практический интерес представляет комбинированная противофильтнрационная защита гидротехнических сооружений (ГТС), включающая созндание противофильтрационной химической завесы (порошок или растворы Nа-КМЦ) и противофильтрационного экрана, выполненного из геотекстильннонго материала или водонепроницаемых пород (аргиллитов, алевролитов).

В работе выполнены исследования эффективности применения пронтинвофильтрационных устройств (ПФУ). Защита ГТС производинлась с принменением противофильтрационнных завес (ПФЗ) из горных пород, обранбонтанных порошком Nа-КМЦ, а также раствонрами химических реагеннтов Na-КМЦ и FeCl3 при раздельной, одннонвременной, последовательной и поперенменной обработке. При этом опреденлялась зависинмость фильтранцинонного расхода от длины понура, глубинны зуба, удельного расхода Na-КМЦ.

Реагент наносили на мокрый откос плотины и приплотиннную часть перед затоплением в виде водного раствора концентрацией 0,1; 0,25; 0,5; 0,75; 1,0 % и путем поверхностнной обработки пород порошком Nа-КМЦ.

Опыты позволили установить зависимость коэффициента фильтрации от конценнтрации реагентов, средннего диаметра частиц грунта и времени фильтрации. При обработнке горных пород раствором Nа-КМЦ их водонпронницаемость снижанется в 3Е10 раз и более. Наибольший эффект снижения водопроницаемости грунта, обрабонтанного раствором Na-КМЦ, наблюданется при концентранции 0,5Е1,0 % и максимальном диаметре частиц 1,5Е 2,0 мм при удельнном расходе 1,5Е2,0 мл/см2 и стабилизации процесса кольматации в течение 5Е15 суток. Использование порошка Na-КМЦ дает более значинтельный эффект кольмантации - в 3Е5 раз выше, чем при обработке пород растворами Nа-КМЦ с одинаковым расходом реагента.

Полученные рензультаты подтвернждаются исследованиями, выполненнными в Иргиреднмете и ЧитГУ: д.т.н., проф. А.В. Рашкин - 1969 г., д.т.н., проф. М.В.Костромин - 1976 г., д.т.н., проф. К.И.Карасев - 1984 г. (рис. 10).

Рис. 10. Влияние способа создания противофильтрационной защиты ГТС на эффективность химической кольматации (Кп=47,7 м/сут):

1 - раствор Nа-КМЦ (А.В.Рашкин); 2 - Fe(NO3)3+Nа-КМЦ (А.В.Рашкин); 3 - ПЭИ+Nа-КМЦ (по а.с..№1102853, К.И.Карасев, А.В.Рашкин); 4 - Nа-КМЦ+FeCl3 (по а.с.№836277, А.В.Рашнкин, Ю.В.Субботин и др.); 5 - порошок Nа-КМЦ (М.В.Костромин); 6 - комбиннинрованнная защита ГТС: экран (геотекстильный материал) + завеса (Nа-КМЦ+FeCl3) - (по патенту РФ № 2310711, Ю.В.Субботин)

Попеременная обработка пород растворами FeCl3 и Nа-КМЦ при соотношении реагентов 1:1 и их концентрации 1Е2 % при удельном расходе 5Е10 л/м2 уменьшает водопроницаемость пород в десятки раз за счет образования более мощного противофильтрационного слоя занщиты, что позволяет повысить эффект кольматации и снизить расходы Nа-КМЦ в 1,5Е2,0 раза (см. рис.10, кривая 4).

С увеличением водонпроницаемости пород, если исходный коэфнфицинент фильтрации пород плотины выше 40...50 м/сут, эффективность химиченской кольнмантации горных пород снинжанется. Применение комбинированной противофильтранционной защиты ГТС (рис. 11) с использованием геотекнстильнных материалов (2) в совокупности с химиченскими реагентами: пороншок Nа-КМЦ (3) и растворов Nа-КМЦ, FeCl3 (5) позволяет исключить этот недостаток и уменьшить исходнный коэффициент фильтрации горных пород в десятки раз, снизить отнонсинтельную водонпроницаемость в 15Е20 раз и расход растворов до 0,1 кг/м2 (см. рис. 10, кривая 6).

Выполненные исследования подтверждаются опытно-промышленннынми испытаниями и внедрением способа создания ПФЗ с использованием попеременного режима обранботки пород (а.с. № 836277, МКП Е 02 В 3/16, С 09 К 17/00) на дражных полигонах Забайкалья (драга № 161, 165, 166).

Рис.11. Комбинированная противофильтрационная защита плотины:

1 - водоподпорная плотина; 2 - противофильтрационный экран; 3 - порошок Nа-КМЦ; 4 - мокрый откос плотины; 5 - противофильтрационная завеса; 6 - вода; 7 - водоннепронницаемые подстилающие породы

 

Таким образом, теоретические и экспериментальные исследования позволяют обосновать четвертое научное положение:

Комбинированная противофильтрационная защита гидронтехнинченских сооружений, вклюнчаюнщая технологию создания противофильтнрационнной завесы путем попеременной обработки пород растворами нантрийкарнбокнсинметилцеллюлозы (Nа-КМЦ) и треххлоринстого железа (FeCl3), в комнплекнсе с противофильтрационным экнраном, выполненнным из геотекнстильного матенриала, обеспечивает надежность предонхраннения пород от промерзания затопленнием за счет снижения водонпронницаемости пород в 15-20 раз.

Решению проблем водоподготовки, оборотного водоснабжения, спонсобов очистки сточных и оборотных вод посвящены труды известных ученых В.К. Багазеева, В.М. Герасимова, Г.В. Зубченко, В.Е. Кислякова, В.Р. Личаева, В.П. Мязина, В.В. Назарова, Ю.М. Овешникова, А.В. Рашкина, И.К. Скобеева, Б.Л. Тальгамера и др.

В комплексе горно-подготовительных работ при открытой разработнке россыпей оборотное водоснабжение, очинстка сточных и оборотных вод оканзывают значительное влияние на технико-экономические понказатели ранботы драги и промприбора. Анализ рабочих проектов дражной и гидронменханнизированной разработки россыпных месторождений, а также данные практики ведения открытых горных работ показывают, что степень осветленния технологической воды от взвешенных веществ, нефтепродуктов и ионов тяжелых металлов не соответствуют требованиям природоохраннного законодательства. Поэтому нами выполнены аналитические и лаборанторные исследования, промышленные испытания и внедрение спонсоба доочинстки сточнных и обонротных вод на дражных и гидроменханнизинрованных разнранботках золотоноснных россыпей, основанного на физико-менханнической очинстке их от загрязннений с помощью фильтров, включающих геотекстильнные нетканные материанлы, цеолинты и их комбинацию.

Пригодность и эффективность применения геотекнстильнных матенрианлов и цеолита определяется их физико-техниченскими свойстнвами - водонпронницаемостью по отношению к дисперсионнной среде и задержинваюнщей способностью по отношению к дисперсной фазе.

Геотекстильные материалы на основе синтетических материалов - полиамида, полиэфиров и полипропилена имеют высокую прочность на растяжение - от 70 до 600 н/см2 и высонкий коэффициент фильтрации - от 40 до 50 м/сут, незначительный удельный вес и толщину. По структуре порового пространства они относятся к гетеропористым. Пористость опренделяет их водопроницанемость и способнность задерживать загрязняюнщие вещества при фильнтровании растворов.

абораторные и аналитические исследования доочистки загрязненнной воды от взвешенных частиц и примесей проводились на установках, созданных на кафедре ОГР ЧитГУ, конструкция которых позволяет проводить исследования в условиях продольного и поперечного фильтрования, при трех режимах работы фильтра - напорном, безнапорном и капиллярно-сифоннном, с использованием трех типов фильтровальных геотекстильных материалов - Дорнит, Нетканый, поролон и цеолита.

Промышленные испытания очистки и доочистки загрязненной воды от взвешенных веществ и примесей проводились в условиях старательской артели Саяны на россыпи р. Спорный. В процессе опытов определялся удельный расход воды, профильтрованной через геотекстильные и цеолитовые фильтры, и их задерживающая способность (рис. 12).

Рис. 12. Способ доочистки сточных и

оборотных вод:

А - узел водозаборного патрубка; 1 - отстойник загрязненных сточных вод; 2 - ограждающая дамба; 3 - верховой откос дамбы; 4 - низовой откос дамбы; 5 - водосбросная труба; 6 - съемный конусный водозаборный патрубок; 7 - сферическое основание водозаборного патрубка; 8 - съемный сливной патрубок; 9 - геотекстильный фильтровальный материал; 10 - генератор ультразвуковых колебаний; 11 - излучатели ультразвуковых колебаний; 12 - коаксиальный электрический кабель

Водопроницаемость фильтров определялась с учетом среднеарифметического значения количества профильтрованной воды (V, л) за время ее фильтрования (t, с) через площадь поперечного сечения фильтра (S, м2) по формуле

          (18)

где Кф - водопроницаемость, л/(м2.с); V1, V2, ...Vn - объ-

ем воды, профильтрованной через фильтр в каждом отдельном опыте, л; n - число опытов.

абораторными исследованиями установлено, что степень очистки загрязненной воды зависит от режима фильтрации, типа геотекстильного материала и дисперсности твердых фракций в исходной воде.

Максимальный эффект доочистки воды происходит при продольном фильтровании через Дорнит в капиллярно-сифонном режиме фильтрации (рис. 13).

  а) б)

Рис. 13. Зависимость степени очистки воды от дисперсности твердых фракций в исходной воде, типа фильтрования и материала:

фильтрование: а) - поперечное; б) - продольное; 1 - поролон; 2 - Нетканый; 3 - Дорнит

По степени задерживающей способности твердых частиц Дорнит в 2Е3 раза превосходит Нетканый геотекстильный материал и 7Е8 раз поролон. При капиллярном подъеме (Нпод  > 0,04 м) для фракций (d > 70 мкм) обеспечивается снижение содержания взвешенных веществ в фильтрате в тысячи раз, для фракций (d > 40 мкм) - в сотни раз, для фракций (d < 40 мкм) - в десятки раз. Расход воды через геотекстильный фильтр уменьшается при увеличении высоты капиллярного подъема воды, однако степень очистки ее при этом пропорционально возрастает.

Отмечено, что значительное количество загрязняющих веществ проникает через поры фильтроткани в фильтрат в начальный период процесса очистки загрязненной воды, поэтому мутность фильтрата также возрастает в начальный момент, а затем равномерно снижается и стабилизируется на одном уровне. При дальнейшем фильтровании загрязненной воды наблюдается постепенная закупорка пор фильтроткани и ее уплотнение. За счет этого происходит нелинейное снижение расхода воды через геотекстильный фильтр, которое зависит от времени фильтрования, дисперсности и концентрации загрязняющих веществ в исходной воде.

При использовании в качестве фильтровального материала цеолитсодержащих туфов Шивыртуйского и Балейского месторождений с диаметром зерен цеолита более 50 мкм и расходом 1Е4 кг/(м2 фильнтрующей поверхности) удельный расход воды через цеолитовый фильтр составил (0,7Е3,0).10-3 м3/(с.м2), а скорость фильтрации изменялась от 10 до 40 м/сут (рис. 14).

Чем выше концентрация взвешенных веществ и примесей, тем интенсивнее происходит снижение удельного расхода воды. Через 10Е12 суток наблюдается стабилизация расхода воды на уровне 3Е5 м3/(ч.м2).

Рис. 14. Изменение удельного расхода воды при безнапорном режиме фильтрации через трубнчатый фильтр:

1 - геотекстильный фильтр; 2 - цеолитовый фильтр

Эффект очистки воды возрастает в 2Е2,3 раза при поперечном фильтовании через геотекстильный материал и одновременном использовании порошка цеолита в восходящем потоке фильтрата.

Степень очистки возрастает с уменьшением диаметра зерен цеолита. При использовании цеолита с размерами диаметра зерен от 50 до 150 мкм и удельном расходе цеолита 1Е4 кг/(м2 фильтрующей поверхности) степень очистки воды в 2 раза выше, чем при фракции более 150 мкм. При малых концентрациях загрязнений (С = 5Е50 мг/л) достаточно создать слой цеолита 5Е8 мм с расходом 0,5Е2,0 кг на 1 м2 площади поперечного сечения фильтра, при высоких концентрациях ВВ (С = 500Е5000 мг/л)  необходим слой  цеолита мощностью более 50 мм и его расход возрастает до 1Е4 кг/м2.

Время работы фильтра зависят от типа ГТМ, площади поперечного сечения фильтра, режима фильтрации, концентрации и среднего диаметра частиц ВВ в исходной воде.

При С ≤ 50Е100 мг/л и среднем удельном расходе воды 0,5.10-3 м3/(с.м2) срок службы фильтра в капиллярно-сифоннном режиме фильтрации до регенерации  составляет 20Е30  суток, при наличии частиц фракции d = 0,05Е0,1 мм более 50 %  и С ≤ 500Е1000 мг/л - 10Е20 суток, а при d ≥ 0,1 мм более 50 % и С > 1000 мг/л - 5Е10 суток.

Корреляционный анализ полученных зависимостей позволил установить закономерности изменения удельного расхода воды от высоты капиллярного подъема, перепада уровня воды и типа ГТМ (рис. 15):

- для Дорнита    (19)

  - для Нетканого   (20)

где А, В, С - коэффициенты регрессии (табл. 6).

Рис. 15. Изменение удельнного расхода воды в завинсимости от типа фильтронвальнного матенриана, вынсонты капиллярного подъема (Нпод) и перепада уровння воды (Нпер):

____ ЦДорнит; _ _ _ЦНетканый;

1 - Нпер = 0,2 м; 2 - Нпер = 0,08 м

Таблица 6

Коэффициенты функций парной корреляции удельного расхода воды

Тип материала, Формула	Коэффи- циент корре- яции	Погреш- ность аппрок- симации	Коэффициенты регрессии
			А1	В1	С1
Дорнит: А = А1 / Нпер + В1 + С1 . Нпер; В = А1 / Нпер + В1 + С1 . Нпер; С = А1 + В1 . Нпер + С1 . Нпер2.	1,00 0,99 0,99	0,002 0,169 1,823	-0,012 0,702 -103,400	-0,915 -13,080 1512,600	3,725 -19,620 -3665,000
Нетканый: А = 1 /(А1+ В1 . Нпер+ С1. Нпер2); В = 1 /(А1+ В1 . Нпер+ С1. Нпер2).	1,00 1,00	0,001 0,001	-0,726 -0,099	3,435 0,219	-35,820 -0,326

       

В соответствии с проведенными исследованиями выведены общие уравнения связи (соответственно) для Дорнита и Нетканого:

  (21)

(22)

где Нпер - перепад воды, м; Нпод - высота капиллярного подъема воды, м.

По физико-техническим характеристикам наиболее приемлемым ГТМ для изготовления фильтров является иглопробивная ткань Дорнит с объемнной плотностью 100Е150 кг/м3.

Геотекстильный материал и слой цеолита в пронцессе фильтрации приобретают отрицательный заряд, понэтому происхондит не только механнинческая задержка твердых частиц, но и сорбция ионов тяжелых металлов и нефтепродуктов.

При этом тонкость очистки загрязнненных вод нелинейно возрастает с увеличением степени измельнчения порошка цеолита, но вместе с тем пропорционально снинжается удельный расход воды через фильтр.

Новизна способа доочистки сточных и оборотных вод подтверждается патентом на изобретение № 2094085, МПК 6 В 01 D 21/00.

Таким образом, теоретические и экспериментальные исследования позволяют обосновать пятое научное положение:

Применнение геонтекстильных материалов и цеолитов в технононгиченских процессах водоподготовки повыншает эффективнность обонротнного водонснабнжения на объектах открытой разранботки роснсыпнных месторождений и обеспечивает снижение содержания загрязнняющих принменсей в сточнных и обонротных водах в десятки раз до норм ПДК.

З А К Л Ю Ч Е Н И Е

В результате выполненных теоретических и экспериментальных исследований в диссертационной работе решена крупная научно-техниченская пронблема понвыншения эффективности водоподготовки и подготовки горных пород к выемке на объектах открытой разработки россыпных месторождений Забайкалья, имеющая важное хозяйнственное знанчение для развития золотодобывающей отрасли страны.

Основные научные и практические результаты проведенных исслендований заключаются в следующем:

1. По результатам исследований методом корреляционного анализа установлены статистические нелинейные кумуляты и апнпрокнсиминруюнщие формулы граннунлонметнрического состанва рыхнлых отнлонжений на основе которых роснсыпнные месторонждения Забайкалья раскласнсифицированы по критериям ненодннородности, что позволяет повынсить точнность расчетов коэфнфинциентов фильтнрации горных пород, нандежнность выбора способа отнтаивания мерзнлых пород и создания противофильтнрационной защиты  гидротехннических сооруженний при прендохранении понрод от промерзанния затоплением водой.

2. Разработана и апробирована на предприятиях ПО Забайкалзонлонто технология фильтрационно-дренажного оттаивания мерзлых горнных понрод с одновременным созданием в массиве зон фильтрации. Эта технология реконмендована МЦМ СССР для внедрения на преднпринятиях золотодобынваюнщей промышнленнонсти.

3. Выявлена целесообразность применения соляных солнечных нагренвателей в оросительных и питающей канавах (патент №2315155 Российская Федерация, МПК E 02 F 5/30), камуфлетного взрывания, электрогидроразнрыва пласта, и механического рыхления для создания соответственно фильтнрационных каналов, трещин и бороздовых ороситенлей, что позволяет повысить эффективнность фильтрационно-дренажного оттаивания мерзлых пород - в более сжатые сроки проводить подготовку дражнных полигонов со сложными горно-геологическими условиями, повынсить произнводительность драг, сократить срок пуска драг на 20Е30 дней и уменьншить эксплуантацинонные и технологические потери металла.

4. Разработаны новые перспективные экономически-целесообразные способы оттаиванния мерзлых пород - тепловые ванны с активацией тенпнлообмена в придонном слое соляного солннечного баснсейна и конвективно-кондуктивной передачей солнечной энергии вглубь мерзлого маснсива за счет обеспечения движения теплонносителя по скважинам, позволяющие максимально использонвать солнечную энергию и ускорить оттаивание в 2-3 раза (патент №2276236, №2295008 Российская Федерация, МПК E 02 F 5/30).

5. Разработан способ создания противофильтрационного устройства (ПФУ) гидротехннинченских сооружений, основанный на попеременной обнработке пород химическими реагентами, позвонляющей повысить эффекнтивность кольматации за счет усиления адсорбнцинонных связей и межмонлекулярного взаимодействия. Предложенные констнрукнтивнные панранметры и способ создания ПФУ (а.с. №836277 СССР, МКИ Е 02 В 3/16, С 09 К 17/00) внедрены на дражных полигонах Забайкалья. Суммарнный эконнонминческий эффект от внедрения комбиниронваннной технологии предохраннения пород от

промерзания в 1979Е1981 гг. составил 69,7 млн. р./год в ценах 2006 г.

6. Разработан способ комбинированной противофильтрационной занщиты плотин на основе создания противофильтрационного экрана из геонтекстильного материала и противофильтрационной завесы, выполненной путем попеременной обнработки горных пород химическими реагентами (патент №2310711, Роснсийская Федерация, МПК E 02 В 3/16), обеспечиваюнщий надежность предохранения пород от сезонного промерзания затопленнием за счет снижения водопроницаемости горных пород в 15-20 раз.

7. Проведенные лабораторные и аналитические исследования вынявинли целесообразность применения геотекстильных материалов и цеолитов в технологических процессах доочистки сточных и оборотных вод на объектах открытой разработки россыпных месторождений Забайкалья (пантент №2094085 Российнская Федерация, МПК 6 В 01 D 21/00.). Натурнные исследования и опытно-промышленнные испытанния показали, что испольнзование геотекстильных материалов в сочетании с цеолитсодержащими туфами понзволяет уменьншить содержание взвеншенных веществ, железа, алюминния, меди, аммиака, сульфатов ртути и нефтепродукнтов в технологической воде до норм ПДК.

8. Устанновлены зависимости производительности геотекстильнного фильтра от напора, высоты капиллярного подъема воды и ее загнрязненнонсти, а также от режима работы, типа геотекстильного материала и параметров фильтра. По финзико-техническим характеристикам наиболее принемнлемым мантерианлом для изготовления фильтров является иглопробивнная ткань Дорннит, выполненная на основе полиамида и полипронпилена с обънемной плотнонстью 100Е150 кг/м3.

9. На горнодобывающих предприятиях Забайкалья со сложными горногеологинченскими условиями внедрены способ очистки сточных вод с использованнием геотекстильных материалов и цеолитов (предотвращенный экологиченский эффект составил 551 тыс. р/год в ценах 2004 г.), а также технология управленния водопритонками в открытые горные выработки путем испольнзования в качестве тампоннируюнщих матенриалов химических реагентов Na-КМЦ и FeCl3, геотекнстильных материалов и вскрышных пород из аргиллинтов и алевролитов.

Основные положения диссертации опубликованы в  следующих работах:

1. Субботин Ю.В. Тепловая и водная подготовка горных пород при разработке мерзлых россыпей: монография / А.В. Рашкин, П.Б. Авдеев, Ю.В. Субботин. - М.:  Горная книга. - 2004. - 353 с.
2. Подготовка мерзлых горных пород к разработке в суровых климатических условиях: учебное пособие (УМО ВО РФ) / Субботин Ю.В. [и др.]. - Чита: ЧитГТУ, 2002. - 79 с.
3. Субботин Ю.В. Подготовка, выемка и погрузка горных пород при разработке  месторождений  открытым  способом:  учебное  пособие  / Ю.В.

Субботин.- Чита: ЧитГУ, 2005. - 236 с.

4. Субботин Ю.В. Совершенствование способов оттаивания мерзлых пород / А.В.Рашкин, Ю.В. Субботин, С.Г. Позлутко // Горный журнал. - 1996. - № 9-10. - С. 9-11.
5. Повыншение экологической безопасности разработки россыпей Занбайнкалья/Субботин Ю.В.[и др.]//Горный журнал. - 1996. - № 9-10. - С.31-35.
6. Субботин Ю.В. Экологическая экспертиза  проектов разработки  малых  россыпей Забайкалья / А.В.Рашкин, Ю.В.Субботин // Горный журнал. - 1997. - №8. - С. 33-34.
7. Субботин Ю.В. Перспективы использования геотекстильных материалов в горном производстве / А.В. Рашкин, В.М. Герасимов, Ю.В. Субботин //  Горный журнал. - 2000. - №2. - С. 41-43.
8. Субботин Ю.В. О глубокой очистке сточных и оборотных вод при разработке месторождений россыпного золота / Ю.М. Овешников, Ю.В. Субботин // Горный журнал. - 2000. - №5. -  С. 60-62.
9. Опыт освоения технологий кучного выщелачивания руд на горных предприятиях Забайкалья / Субботин Ю.В. [и др.] // Горный информационно-аналинтический бюллетень. - М.: МГГУ. - 2004. - №4. - С. 284-290.
10. Субботин Ю.В. Перспективные технологии оттаивания мерзлых горнных пород при разработке россыпей / А.В. Рашкин, Ю.В. Субботин, П.Б. Авдеев // Горный информационно-аналинтический бюллетень. - М.: МГГУ. - 2005. - №6. - С. 125-127.
11. Субботин Ю.В. Охрана водных ресурсов при разработке угольных месторождений Восточного Забайкалья / Ю.В. Субботин // Горный информационно-аналинтический бюллетень. - М.: МГГУ. - 2006. - №1. - С. 238-244.
12. Субботин Ю.В. Эффект соляного солнечного бассейна при оттаинваннии мерзлых горных пород / А.В. Рашкин, Ю.В. Субботин, П.Б. Авдеев // Горный информационно-аналинтический бюллетень. - М.: МГГУ. - 2006. -  Тематическое приложение Физика горных пород. - С. 168-173.
13. Субботин Ю.В. Новые способы оттаивания сезонно- и многолетнненмерзлых пород / Ю.В. Субботин // Горный информационно-аналинтический бюллетень. - М.: МГГУ. - 2006. - Тематическое приложение Физика горных пород. - С.186-193.
14. Субботин Ю.В.  Комбинированная противофильтрационная  защита

техннологических плотин / Ю.В. Субботин // Горный информационно-аналинтический бюллетень. - М: МГГУ. - 2007. - № 4. - С. 350-356.

15. Субботин Ю.В. Методы снижения катастрофических водопритоков в горные выработки угольных разрезов / Ю.В. Субботин // Горный информационно-аналитический бюллетень. - М: МГГУ. - 2007. - № 4. - С. 344-349.
16. Субботин Ю.В. Исследование взрывонгидравлического способа оттаиванния мерзлых дражных полигонов / А.В. Рашкин, Ю.В. Субботин, В.С. Абанлаков // Разработка месторождений полезных ископаемых Сибири и Севенро-Востока: сб. науч. тр. - Иркутск: ИПИ, 1980. - с. 91-99.
17. Субботин Ю.В. Применение геотекстильных материалов для очистнки сточных и оборотных вод при гидромеханизированной разработке золонтоносных россыпей / Ю.В. Субботин. - Чита: Межотраслевой территонринальнный центр ЦНТИ, 1995. - 4 с.
18. Субботин Ю.В. Экологическая экспертиза проектов разработки россынпей Забайкалья / А.В. Рашкин, Ю.В. Субботин // Вестник Читинского политехнического института: сб. науч. тр. - М.: МГГУ. - 1995. - Юбилейный вынпуск. - с. 16-24.
19. Субботин Ю.В. Методы преодоления техногенных изменений в горных экосистемах Забайкалья / А.В. Рашкин, В.М. Герасинмов, Ю.В. Субботин // Горы и Человек: в поисках путей устойчивого развития: сб. науч. тр. -  Барнаул: НИИ горного природопользования, 1996. - с. 114-116.
20. Исснледование и разработка способа очистки промышленной воды с иснпользованием геотекстильных фильтров / Субботин Ю.В. [и др.] // Хозяйнственно-питьевая и сточные вонды: проблемы очистки и использования: сб. науч. тр. - Пенза: Приволжский дом знаний, 1996. - С. 98-101.
21. Экологические аспекты открытой разработки месторождений Забайкалья / Субботин Ю.В. [и др.] // II Всероссийская научно-пракнтинческая конференции с международным участием: сб. науч. тр. - Санкт-Петербург: МЦ ЭНТ, 1997. - Т.1. - С. 57-60.
22. Субботин Ю.В. Совершенствование способов очистки сточных и оборотных вод / Ю.В. Субботин, Ю.М. Овешников // Вестник МАНЭБ. - Чита: Забтрас, 1998. - №8. - С. 77-81.
23. Субботин Ю.В. Очистка сточных и оборотных вод с применением  геонтекстильных фильтров / Ю.В. Субботин, О.Ю. Клочко, Е.Г. Турушев // I научно-техническая конференция: сб. науч. тр. - Чита: ЧитГТУ, 1998. - С. 81-84.
24. Субботин Ю.В. Оценка неоднородности рыхлых отложений и ситового состава россыпного золота / А.В. Рашкин, Ю.В. Субботин // I научно-техническая конференция: сб. науч. тр. - Чита: ЧитГТУ, 1998. - С. 66-69.
25. Субботин Ю.В. Оптимизация параметров фильтрационно-дренажннонго оттаивания с механическим рыхлением пород / А.В. Рашкин, Ю.В. Субнботин // Вестник ЧОНТО строителей: сб. науч. тр. - Чита: ЧитГТУ, 1998. -Вып. 2. - С. 104-111.
26. Субботин Ю.В. Влияние  экологических  факторов  на  выбор энерго-и ресурсосберегающих технологий / Ю.В. Субботин, Д.С. Новиков, О.Ю. Клочко // II научно-техническая конференция ЧитГТУ: сб. науч. тр. - Чита: ЧитГТУ, 1999. -  С. 158-161.
27. Субботин Ю.В. Перспективы повышения эффективности и экологической безопасности разработки россыпей / Ю.В. Субботин // Международная конференция: сб. науч. тр. - Чита: ЧитГТУ, 1999. - С. 6-8.
28. Субботин Ю.В. Характеристика гранулометрического состава золота и рыхлых отложений россыпей Забайкалья / А.В. Рашкин, Ю.В. Субботин, П.Б. Авдеев//Научные и практические аспекты добычи цветных и благородных металлов: сб. науч. тр. - Хабаровск: ИГД ДВО РАН, 2000. - С. 228-234.
29. Субботин Ю.В. Охрана поверхностных водотоков от загрязнения при открытой разработке месторождений Забайкалья / Ю.В.Субботин // III научно-техническая конференция Горного института: сб. науч. тр. - Чита: ЧитГТУ, 2000. - С. 128-129.
30. Субботин Ю.В. Подготовка мерзлых горных пород к выемке при разработке месторождений Забайкалья / Ю.В. Субботин, Д.Н. Дармограев // III  научно-техническая конференция Горного института: сб. науч. тр. - Чита: ЧитГТУ, 2000. - С. 174-176.
31. Экологическое сопровождение проектов реконструкции угольных разнрезов Забайкалья / Субботин Ю.В. [и др.] // IV научно-техническая конференция Горного института: сб. науч. тр. - Чита: ЧитГТУ, 2003. - С. 10-15.
32. Субботин Ю.В. Водоснабжение, водоотведение и очистка сточных вод при гидромеханизированной разработке россыпей / Ю.В. Субботин, А.В. Рашкин // Комплексное освоение и экология россыпных и морских  месторождений: Межвузовский научный сборник. - М.: МГГРУ, 2004. - С. 125-130.
33. Субботин Ю.В. Технико-экономические показатели подготовительных работ на дражных разработках / А.В. Рашкин, П.Б. Авдеев, Ю.В. Субботин // Комплексное освоение и экология россыпных и морских месторождений: Межвузовский научный сборник. - М.: МГГРУ, 2004. - С. 86-90.
34. Субботин Ю.В. Горно-геологическая характеристика золотоносных россыпей Забайкалья / Ю.В. Субботин // Вестник МАНЭБ. - С-Пб.-Чита: Стиль, 2004. - №6. -  С. 78-83.
35. Субботин Ю.В. Применение геотекстильных материалов в технологии очистки сточных вод / Ю.В. Субботин // Вестник ЧитГУ: сб. науч. тр. - Чита, 2004. - С. 32-42.
36. Субботин Ю.В. Совершенствование технологии гидравлического оттаивания мерзлых горных пород / Ю.В. Субботин // Межвузовский научный сборник. - М.: РГГРУ. - 2006. - С. 121-125.
37. Субботин Ю.В. Повышение эффективности солнечно-радиационного способа оттаивания мерзлых горных пород / Ю.В. Субботин // Материалы VI Всероссийской научно-практической конференции Кулагинские чтения. - Чита: ЧитГУ, 2006. - С. 30-34.
38. Субботин Ю.В. Противофильтрационная защита технологических плотин при разработке золотоносных россыпей / Ю.В. Субботин // Вестник МАНЭБ. - С-Пб. - Чита: Стиль, 2006. - Т.11, №5. - С. 130-133.
39. А.с. 836277 СССР, МКИ Е 02 В 3/16, С 09 К 17/00. Способ  создания противофильтрационных завес / А.В. Рашкин, Е.И. Комаров, В.С. Абалаков, Ю.В. Субботин; Читинский политехнический ин-т. - 2680386/29-15; заявл. 01.11.78; опубл. 07.06.81, Бюл. №21 // ИСМ. - 1981. - Вып. 15, №8. - 5 с.
40. Пат. 2094085 Российская Федерация, МПК 6 В 01 D 21/00. Устройство для очистки сточных вод / Субботин Ю.В., Рашкин А.В., Герасимов В.М., Овешников Ю.М., Мязин А.В.; заявитель и патентообладатель Читинский государственный университет. - № 96115045/25; заявл. 25.07.96; опубл. 27.10.97, Бюл. №30. - 4с. 
41. Пат. 2276236 Российская Федерация, МПК E 02 F 5/30 (2006-01). Способ оттаивания мерзлых горных пород и грунтов / Рашкин А.В., Субботин Ю.В.; заявитель и патентообладатель Читинский государственный университет. -№2004134004/03; заявл. 24.11.2004; опубл. 10.05.2006, Бюл. №13. - 4 с.
42. Пат. 2295008 Российская Федерация, МПК E 02 F 5/30 (2006-01). Способ оттаивания мерзлых горных пород / Субботин Ю.В., Рашкин А.В.; заявитель и патентообладатель Читинский государственный университет. -  № 2005110440/03; заявл. 11.04.2005; опубл. 10.03.2007, Бюл. №7. - 4 с.
43. Пат.2310711 Российская Федерация, МПК E 02 В 3/16 (2006-01). Способ создания противофильтрационных завес/Субботин Ю.В.; заявитель и пантеннтообладатель Читинский государственный университет. - №2006103059/03; заявл. 02.02.2006; опубл. 20.11.2007, Бюл. №32. - 5 с.
44. Пат. 2315155 Российская Федерация, МПК E 02 F 5/30 (2006-01). Способ оттаивания мерзлых пород / Субботин Ю.В., Рашкин А.В.; заявитель и патентообладатель Читинский государственный университет. -  № 2006107354/03; заявл. 09.03.2006; опубл. 20.01.2008, Бюл. №2. - 4 с.
45. Yu.V.Subbotin Thermophysical and ecologo-economical effectiveness of Hydraulic-Blast and Hydro-Burst Methods of Frozen Soil Thawing / A.V. Rashkin, Yu.V.Subbotin, P.B.Avdeyev // Geocryological problems of construction in Eastern Rossia fnd Northern China: sb. nauch. tr. - Yakutsk: SB RAS PubliSHers, 1998. - С. 38-41.
46. Yu.V.Subbotin Permafrost placer mining / A.V.Rashkin, Yu.V.Subbotin // Russian mining. - 2004. - №5, С. 19-24.

ицензия ЛР № 020525 от 02.06.97

Подписано в печать  2008 г. Формат 60х84х1/16

Усл. печ. л. 2  _ Тираж 100 экз. Заказ № 

ул. Александро-Заводская 30, г. Чита, 672039

РИК ЧитГУ

Авторефераты по всем темам  >>  Авторефераты по земле