Вспомогательные способы оттайки мерзлых пород

16.06.2018
Наряду с изложенными выше основными способами оттайки мерзлых пород существуют следующие способы: парооттайка, оттайка горячей водой и электрооттайка.

Для оттаивания пород паром используют насыщенный пар с давлением 2—5 ат, который получают из котла драги или из особого котла. Этот способ в основном применяют для оттайки ранней весной мерзлых пород на поверхности россыпи, промерзших зимой. Парооттайку производят на глубину зимнего промерзания пород, используя паровые иглы.

Иглы для паровой оттайки изготовляют из буровой пустотелой стали диаметром 20—30 мм, длина их 1,7—3 м. Наконечник иглы пикообразный, верхний ее конец имеет небольшую наковальню и переходник для присоединений шланга. У каждого переходника распределительного паропровода устанавливают вентиль. При глубине забивки игл до 3,5 м расстояние между ними в речниках принимается 2—2,5 м. Продолжительность осадки иглы и оттайки блока около 1—1,5 суток. Скорость осадки 0,8—1,5 м/ч. Вначале буровым станком ГП-1 или электросверлами пробуривают скважины глубиной 0,7 м, в которые вставляют паровые иглы. После этого приступают к подаче пара и осадке иглы. Длинные иглы осаживают с помощью хомута и бойка (см. рис. 145) или электровибратором. Такой способ установки более производительный, и стоимость паровой оттайки снижается на 30—40%.

Пар поступает в иглу с температурой 102—110° С, породы оттаивают вокруг иглы неравномерно: с малым радиусом оттайки у наконечника и большим на поверхности россыпи. Поэтому для полной оттайки зимней мерзлоты иглу необходимо выдерживать и после оттайки поверхностного слоя между иглами. Коэффициент использования тепла составляет примерно 0,06. При этом способе мерзлые породы оттаивают быстро вследствие большой разности температур. Воды на оттайку расходуется мало, поскольку при охлаждении пара выделяется скрытая теплота парообразования.

Проводились опыты по покрытию оттаиваемой площади после извлечения паровых игл пленкой, если оттайку проводили во второй половине марта — начале апреля. Пленку выдерживали в течение 5—6 недель до пуска драги. Это сохраняло тепло, вследствие чего улучшалась оттайка мерзлых пород. Так, при глубине установки игл 2,7 м зимняя мерзлота оттаивала на полную глубину, равную 4,5 м. На площадях, не покрытых пленкой, мерзлота сохранялась на глубине 3,4—4,5 м, и производительность драги снижалась на 30%.

На оттайку 1 м3 мерзлоты расходуется в среднем 26 кг пара,

7,5 кг угля.

При разработке россыпи драгой с емкостью черпаков 210 л зимнюю мерзлоту оттаивают 20—60 паровыми иглами. Объем парооттайки в зависимости от глубины зимнего промерзания и глубины россыпи составляет 10—40 тыс. м3 на одну драгу. Глубину промерзания предварительно устанавливают проходкой 1—2 шурфов или бурением скважин.

Парооттайку начинают в конце марта или в первой половине апреля после очистки поверхности от снега и оканчивают в первой половине или в конце мая. В зависимости от условий стоимость парооттайки составляет 0,6-1,1 руб/м3.

Большая стоимость парооттайки ограничивает распространение этого способа и его применяют только тогда, когда водооттайку иглами использовать невозможно.

Ранее паровую оттайку использовали на подземных разработках мерзлых россыпей. Подземная парооттайка позволяла добытые пески сразу подавать на промывку, однако ее применение значительно усложняло и удорожало работы по креплению, поэтому в настоящее время выемка мерзлых песков производится буровзрывным способом.

На дражных разработках Колымы в малых объемах применяют оттайку иглами с подогретой водой. Этот способ используют как для оттайки зимней мерзлоты ранней весной, так и для того, чтобы приступить к оттайке вечной мерзлоты с начала мая, когда температура воды в реке ниже 1,5° С. Речную воду подогревают путем подачи пара в распределительный водопровод.

Электрооттайку применяют в районах с дешевой электроэнергией зимой или весной на строительных работах. Наиболее распространена электрооттайка с помощью вертикальных стержней. В этом случае используют трехфазный ток напряжением 220—380 в. Стальные стержни длиной 1—1,5 м и диаметром 16 мм располагают на расстоянии 0,5—1 м друг от друга. Стержни забивают в породу постепенно, по мере ее оттаивания. Ряды стержней соединяют проводом от отдельной фазы. Чтобы ускорить оттайку, между стержнями при отсутствии влаги на поверхности проходят канавки глубиной 2—3 см, которые заливают соленой водой. Расход электроэнергии на песчано-глинистых породах составляет 12—25 квт*ч/м3. Глубина оттайки до 1,5 м, а продолжительность в зависимости от глубины промерзания 10—16 ч. Расход мощности на 1 м2 площади 3—5 квт.

На строительных работах применяют также оттайку зимней мерзлоты пожогом. Раньше пожогом проходили в мерзлоте шурфы и стволы шахт.