Разработка связных пород в период с отрицательными температурами

В России около 25-30% ежегодных объемов разрабатываемых рыхлых и связных пород на карьерах приходится на периоды года с отрицательными температурами. Еще больший объем земляных ра­бот в период с отрицательными температурами выполняется в усло­виях строительства.

В период с отрицательными температурами разработка рыхлых и связных пород сопряжена со значительными трудностями, так как они промерзают иногда до 1,5 м. Разработка мерзлых пород требует их предварительной подготовки (оттаивания, механического или взрывного рыхления), что отрицательно влияет на производитель­ность и себестоимость.

Себестоимость разработки мерзлых рыхлых и связных пород в 2-3 раза выше, чем талых, а производительность примерно во столько же раз ниже.

В зависимости от мощности исполнительных органов экскавато­ров, применяемых на карьерах, допустимая глубина промерзания составляет до 0,5 м. На такую глубину грунт промерзает при темпе­ратуре примерно 263 К (-10°С). Мощность исполнительных органов экскаваторов не является однозначным критерием допустимой глу­бины промерзания уступов карьеров. Большинство применяемых на карьерах в настоящее время экскаваторов (как цикличных, так и непрерывного действия) обеспечивают разрушение промерзшего слоя глубиной до 0,3-0,4 м. Однако образующиеся при этом куски смерзшихся пород достигают 2 м (по максимальному размеру), что затрудняет их погрузку и транспортирование.

Использование техники непрерывного действия в период с отрицательными температурами становится практически невозмож­ным, так как при глубине промерзания до 15-20 см образующиеся после экскавации куски смерзшейся породы достигают 60-80 см и являются нетранспортабельными для конвейеров. В связи с этим комплексы непрерывного действия останавливают на зимний пери­од, что приводит к большим убыткам.

Одним из основных мероприятий, которое позволит обеспечить круглогодичную разработку рыхлых и связных пород на карьерах с высокими технико-экономическими показателями, является покры­тие уступов и бортов карьеров теплоизоляционными материалами, препятствующими промерзанию массива на глубину выше допусти­мой. Критериями допустимой глубины промерзания являются мощ­ность применяемых экскаваторов, линейные размеры их ковшей и самое главное — транспортабельность образующихся мерзлых кус­ков породы.

Для оценки глубины промерзания и параметров теплоизоляци­онных покрытий необходимо для каждого района знать зависимость изменения температуры окружающей среды в зимний период от вре­мени. В том случае, если при известном изменении температуры в зимний период промерзание не превышает допустимой глубины, не­обходимость в теплоизоляционных покрытиях отпадает, и наоборот.

Толщину и тепловые свойства теплоизоляционных покрытий можно выбирать такими, чтобы полностью предотвратить промерза­ние уступов и бортов карьеров, или же такими, при которых промер­зание будет происходить на глубину, не превышающую допустимую.