Водно-тепловая мелиорация

ВОДНО-ТЕПЛОВАЯ МЕЛИОРАЦИЯ мёрзлых пород (а. warm water amelioration; н. Wasserwarmmelioration des Frostbodens; ф. amelioration thermique par l'eau des roches permafrost; и. mejoramiento termiсо por agua de las rocas de соngelacion) — преобразование состава, строения, состояния и свойств мёрзлых пород регулированием интенсивности и характера процессов тепло- и влагообмена.

Применяется для повышения эффективности разработки месторождений полезных ископаемых на дражных полигонах для искусственного оттаивания мёрзлых и предохранения от промерзания талых пород, а также при строительстве и эксплуатации шахтных стволов и горных выработок в сложных инженерно-гидрогеологических условиях, требующих искусственного замораживания, в промышленном и гражданском строительстве. Научно-методическая основа водно-тепловой мелиорации — геокриологическая съёмка.

Внешний тепло- и влагообмен регулируется преобразованием составляющих радиационно-теплового баланса дневной поверхности: суммарной коротковолновой падающей и отражённой радиации, эффективного длинноволнового излучения, теплообмена поверхности с приземным слоем воздуха и нижележащими породами и затрат тепла на фазовые переходы, связанные с испарением, конденсацией, сублимацией и аблимацией влаги. Приёмы тепловой мелиорации мёрзлых пород — удаление естественных покровов, зачернение поверхности, покрытие её светопрозрачными и слабовлагопроницаемыми плёнками и теплоизоляционными материалами (пенопласты, снежные, водно-ледяные, воздушно-ледяные и другие покровы), устройство ветровых преград, навесов и пр.; обычно используются при сравнительно больших площадях на дражных полигонах. Мероприятия водно-тепловой мелиорации по преобразованию состава и свойств мелиорируемого слоя: увлажнение, осушение и дренаж пород, изменение уровня грунтовых вод и режима промерзания и оттаивания грунтов, их уплотнение и разуплотнение, цементация, засоление и прочее. Внутренний тепло- и влагообмен в породах регулируют за счёт применения дополнительных источников тепла (теплоносители — вода или пар, воздух или газ и электрический ток). Один из распространённых методов оттаивания мёрзлых пород на дражных полигонах и при оттаивании перед строительством сооружений — гидрооттайка. Мёрзлые породы оттаивают электрическим током низкой или высокой частоты. Подача электрического тока производится с помощью электродов, погружённых в мёрзлую породу и располагаемых на расстоянии 2-6 м друг от друга. Максимальные глубины оттаивания составляют 10-15 м и более за 30-50 суток.

Этот метод водно-тепловой мелиорации наиболее применим для оттаивания слабофильтрующих глинистых пород, когда другие приёмы малоэффективны. Приёмы водно-тепловой мелиорации, основанные на охлаждающем действии воздушного (газового) потока, используются для искусственного промораживания или понижения отрицательной температуры грунтов основания сооружений и грунтовых стенок шахтных стволов и горных выработок посредством циркуляции хладоагента в вентиляционных каналах, замораживающих колоннах и пр. Подготовка охлаждённого до отрицательных температур воздуха производится естественным путём (зимой) или за счёт применения холодильных машин и различных устройств.