Солнечная (естественная) оттайка мерзлых пород

Количество солнечного тепла, которое передается от поверхности земли нижележащим породам, очень мало даже летом. Поэтому оттайка мерзлых пород протекает медленно и на россыпях с вечной мерзлотой распространяется на небольшую глубину. Солнечный способ оттаивания основан на проведении мероприятий, которые приводили к увеличению теплового потока, проникающего в глубину россыпи, и замедляли охлаждение осенью и зимой оттаявших летом пород и этим уменьшали глубину их промерзания зимой. К концу каждого лета увеличивается общая глубина оттаивания и россыпь небольшой глубины, сложенная из речников, за 2—3 летних сезона оттаивает до плотика.

За 3—6 лет до начала дражной разработки вырубают лес и кустарник на всей оттаиваемой площади, а также на 40—50 м за ее пределами. Весной удаляют верхний растительный слой и верхние глинисто-илистые прослойки до речников. Вскрышные работы производят на 5—10 м за границу россыпи, а отвалы торфов размещают на некотором удалении от оттаиваемой площади. После удаления растительности и верхнего переувлажненного слоя приток тепла от поверхности в глубь оттаиваемых пород увеличивается в 2—3 раза. Для ускорения оттайки на отдельных оттаиваемых площадях проходят осушающую водосборную канаву, от которой бульдозером проводят поперечные неглубокие канавки. В районе верхнего течения р. Амура и Алдана после снятия верхнего растительно-илистого слоя за лето речники при льдистости до 20% оттаивают на 2,5—3 м.

Осенью до наступления заморозков поперек долины сооружают из торфов перемычки высотой 3—5 м, и оттаиваемую поверхность затопляют (рис. 154) так, чтобы вся оттаиваемая площадь затапливалась на глубину, большую величины промерзания льда. В этом случае даже поздней осенью происходит дальнейшая оттайка нижележащих мерзлых пород под воздействием просачивающейся воды. Толщина льда в водоемах Сибири составляет 0,6—1,7 м.

Расстояние между перемычками определяют по уравнению (156) и уточняют по продольному профилю россыпи. Для уменьшения объема работ по сооружению перемычек воду поднимают без запаса, но стремятся обеспечить непрерывное поступление воды для восполнения убыли от просачивания. Воду для восполнения утечки подводят к затапливаемой площади по канаве из реки на протяжении всей зимы или осенью ее подкачивают насосом. Перемычки размещают в основном поперек долины (см. рис. 154). На широких россыпях для сокращения времени на затопление и для уменьшения расстояния перемещения торфов обваловывают россыпь с бортов, сооружая насыпи (дамбы) высотой до 4 м, или строят даже и продольные перемычки. Однако строительство последних несколько ухудшает оттайку мерзлоты.

Сооружать перемычки целесообразно на россыпях, где вода может быть удержана на поверхности и не уйдет зимой по породам или старым подземным выработкам. Затопление поверхности затруднено в долинах, где речки зимой промерзают или резко сокращается поверхностный сток. На россыпях с малым притоком воды необходимо принимать меры для уменьшения утечки воды с затопленной площади. Для этого оставляют под перемычку мерзлый, не оттаянный целик, закладывают под мокрым откосом зуб из глинистых пород, или мокрый откос перемычки и прилегающую к ней понурную часть покрывают слоем ила, перемещая бульдозером ил, отложившийся во время первого затопления площади. Проводятся также опыты с укладкой в мокрый откос двойного слоя полиэтиленовой пленки для уменьшения утечки воды.

Водослив на перемычках обычно не сооружают, и избыток воды пропускают в обход по канаве. Для уменьшения заиливания оттаиваемой поверхности и предотвращения размыва перемычек во время осеннего паводка проходят руслоотводную канаву с перемычкой и основной поток реки пропускают в обход затапливаемой площади (см. рис. 154). Воду к затапливаемой площади подводят из руслоотводной канавы только в количестве, необходимом для поддержания нужного уровня.

Весной следует скорее удалять лед с оттаиваемой поверхности. Чтобы несколько раздробить ледяной покров, поднимают уровень воды. После этого обычно подрывают перемычку, с тем чтобы вода унесла наибольшее количество льда. Для ускорения таяния оставшегося льда его посыпают черной землей или шлаком по 100—160 г/м2, используя распылитель с вентилятором СВМ-6М, передвигаемый трактором.

Осевший на дне водоема слой ила толщиной 5—40 см и оставшуюся часть перемычки удаляют бульдозером. После этого поверхность речников вновь подвергают усиленному прогреванию лучами солнца и к концу второго лета россыпи, сложенные из речников, оттаивают на глубину до 4—6 м от поверхности. На вторую осень вновь сооружают перемычки для затопления поверхности. Для более равномерной оттайки всей россыпи на второй год целесообразно строить перемычки в других местах. Перемычки можно возводить из речников, содержащих металл. В этом случае стоимость работ по удалению перемычек меньше, поскольку можно ограничиться только их разваловкой. За третье лето речники могут быть оттаяны в южной и средней полосе распространения мерзлоты на глубину до 6—7,5 м. Процесс оттайки пород показан на рис. 155. Опережение в начале проведения подготовительных работ не может быть менее 3 лет.

Для ускорения оттайки пород проводятся опыты по покрытию поверхности речников после вскрыши верхней растительно-илистой толщи полиэтиленовой пленкой. Площадь застилки на приисках достигает 150 тыс. м2 в год. Склейку пленки на прииске Ыныкчан производят двое рабочих специальной машиной производительностью 3 тыс. м2 за смену. Глубина оттаивания при покрытии пленкой увеличивается за лето дополнительно на 1—2 м. Пленка быстро изнашивается, стоимость покрытия 15—40 коп/м2.

На Ундинской россыпи проводятся опыты по покрытию поверхности песчано-галечных отложений битумной эмульсией и фуриловой смолой. Предварительно уделяется растительно-илистый слой. Эмульсию приготовляли в лопастной мешалке по способу СоюзДОРНИИ из битума марки БН-III (лучше применять марки БН-I). Ее разбрызгивают, и устойчивая пленка образуется при расходе 300 г битума на 1 м2 поверхности. Разбрызгивать эмульсию можно только в летнее время. Образующаяся темная битумная пленка ускоряет естественное оттаивание на такую же глубину, что и полиэтиленовая, но покрытие стоит значительно дешевле (3—4 коп/м2). Для образования пленки применяли также фуриловую смолу ФЛ-2, которую растворяют в ацетоне и разбрызгивают, образуя водонепроницаемую пленку толщиной 1 мм. Срок службы пленки до 2 лет. Глубина оттаивания за лето дополнительно увеличивается на 1,5—2 м. Покрытие поверхности стоит 7—10 коп/м2.

Для наблюдения за оттайкой пород бурят контрольные скважины разведочным буровым станком или устанавливают контрольные иглы.

По опыту работ на Ундинской россыпи при солнечной оттайке следует применять все способы ускорения и предохранения оттайки, а именно с половины марта и до середины лета покрывать поверхность полиэтиленовой пленкой, с половины лета использовать покрытие смолами и эмульсией, при этом по возможности понижать уровень подземных вод. С конца октября необходимо затапливать поверхность водой.

Сроки оттайки отдельных площадей россыпи устанавливаются на основании опыта предыдущего года или по аналогии с действующими работами по оттайке.

Основные затраты при солнечной оттайке складываются из расходов по сооружению перемычек, обводных и руслоотводных канав, разваловки перемычек, из расходов, связанных с ускорением таяния льда и пород и расходов по наблюдению за оттайкой. Себестоимость оттаивания 1 м3 пород при этом способе составляет 8—20 коп.

Вследствие затопления поверхности условия работы для драги улучшаются, особенно в весенне-осенний период; увеличивается среднесуточная производительность драги, а также число рабочих дней в году и годовая производительность.

Солнечную оттайку наиболее целесообразно применять на каменистых и валунистых россыпях, сложенных из речников с льдистостью до 20%, при глубине оттаиваемой части россыпи менее 7 м. Преимущественно ее используют в южной и средней полосе распространения вечной мерзлоты, когда условия залегания россыпи допускают затопление ее поверхности, и вода имеется в достаточном количестве на протяжении всей зимы. Данный способ оттайки удобно сочетать с водооттайкой иглами, которые целесообразно применять на труднозатопляемых площадях с наиболее мощными мерзлыми насосными отложениями.

Наличие глинистых прослойков в толще речников или слоя глинистых пород над речниками значительно замедляет оттайку и делает ее невыгодной.