УЧЕТ ИНФИЛЬТРАЦИИ АТМОСФЕРНЫХ ОСАДКОВ И ФИЛЬТРАЦИИ ВЛАЖНОГО РУДНИЧНОГО ВОЗДУХА ПРИ НАКОПЛЕНИИ ЛЬДА В СЛОЕ ПОРОДНОЙ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНОЙ ПОДУШКИ В УСЛОВИЯХ КРИОЛИТОЗОНЫ

Для отработки подкарьерных запасов трубки «Удачная» принята система этажного обрушения с одностадийной выемкой под породной предохранительной подушкой. Для безопасного выпуска руды подушка должна сохранять сыпучие свойства в течение всего периода существования рудника. Для изучения процесса льдонакопления разработана общая математическая модель тепло- и массопереноса, учитывающая три процесса, происходящие в породной подушке: инфильтрация жидкой влаги за счет атмосферных осадков, фильтрация влажного воздуха и теплоперенос с фазовыми переходами влаги. Рассмотрено воздействие атмосферных осадков и рудничного воздуха на льдонакопление в предохранительной подушке. Математическая модель позволяет рассчитать образование льда в пустотах материала подушки за счет инфильтрации воды и конденсации влаги из влажного рудничного воздуха. Рассмотрена породная подушка толщиной 30 м. Численные расчеты проведены для хорошо проницаемых и слабопроницаемых горных пород. Разработанные математические модели тепло- и массообмена и программы расчета температурно-влажностного состояния предохранительной подушки при фильтрации влаги могут служить основой для прогноза интенсивности смерзания и для управления процессом безопасного равномерного опускания подушки.

Ключевые слова

Породная предохранительная подушка, комбинированная отработка карьера, криолитозона, фазовые превращения, фильтрация влаги и воздуха, температура, математическое моделирование.

Номер: 12
Год: 2018
ISBN:
UDK: 622.272: 536.24
DOI: 10.25018/0236-1493-2018-12-0-39-47
Авторы: Неустроев А. П., Хохолов Ю. А.

Информация об авторах: Неустроев Аркадий Петрович — аспирант, e-mail: wako0493@gmail.com, Хохолов Юрий Аркадьевич — доктор технических наук, ведущий научный сотрудник, e-mail: khokh2001@mail.ru, Институт горного дела Севера им. Н.В. Черского СО РАН.

Библиографический список:

1. Соколов И. В.Смирнов А. А.Антипин Ю. Г.Никитин И. В.Тишков М. В. Обоснование толщины предохранительной подушки при отработке подкарьерных запасов трубки «Удачная» системами с обрушением // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. — 2018. — № 2. — С. 52—62.

2. Заровняев Б. Н. Шубин Г. В.Курилко А. С.Хохолов Ю. А. Прогноз температурно-влажностного состояния предохранительной подушки при отработке подкарьерных запасов руды в условиях криолитозоны // Горный журнал. — 2016. — № 9. — С. 33—36.

3. Каймонов М. В.Хохолов Ю. А. Математическое моделирование температурно-влажностного режима блока отбитой руды рудников Севера // Наука и образование. — 2010. — № 1. — С. 27—32.

4. Hansson K., Simunek J., Mizoguchi M., Lundin L.-C., van Genuchten MTh. Water flow and Heat transport in frozen soil : Numerical solution and freeze-thaw applications // Vadose zone J. 2003. Vol. 3. P. 693—704.

5. Karra S.Painter S. L.Lichtner P. C. Three-phase numerical model for subsurface hydrology in permafrostaffected regions (PFLOTRAN-ICEv1.0). The Cryosphere. 2014. Vol. 8, P. 1935—1950.

6. Painter S. Three-phase numerical model of water migration in partially frozen geological media: model formulation, validation, and applications // Computational Geosciences. 2011. Vol. 15(1). P. 69—85.

7. Zhou Y., Zhou G. Numerical simulation of coupled heat-fluid transport in freezing soils using finite volume method // Heat and Mass Transfer. 2010. Vol. 46. P. 989—998.

8. Rawlins M. A.Nicolsky D. J., McDonald K. C.Romanovsky V. E. Simulating soil freeze thaw dynamics with animprovedpan-Arctic water balance model // Journal of Advances in Modeling Earth Systems. 2013. Vol. 5. 1—17. DOI: 10.1002/jame.20045.

9. Wicky J., Hauck C. Numerical modelling of convective heat transport by air flow in permafrost talus slopes // The Cryosphere. 2017. Vol. 11. P. 1311—1325. https://doi.org/10.5194/tc-11-1311-2017.

10. Scott L. Painter Three-phase numerical model of water migration in partially frozen geological media: model formulation, validation and applications // Computational Geosciences. 2011. Vol. 15. P. 69—85. DOI: 10.1007/s10596-010-9197-z.

11. Мотовилов Ю. Г. Численное моделирование процесса инфильтрации воды в мерзлые почвы // Метеорология и гидрология. — 1977. — № 9. — С. 6775.

12. Рабочев И. С.Рекс Л. М.Пягай Э. Т.Якиревич А. М. Применение модели тепло-влагопереноса в почвогрунтах для расчета суммарного водопотребления сельскохозяйственных культур // Почвоведение. — 1981. — № 1. — С. 50—59.

13. Лейбензон Л. С. Движение природных жидкостей и газов в пористой среде. — М.: Государственное издательство технико-теоретической литературы, 1947. — 244 с.

14. Хямяляйнен В. А.Понасенко Л. П.Бурков Ю. В.Франкевич Г. С.Жеребцов В. А. Тампонаж обрушенных пород. — Кемерово: Кузбас. гос. техн. ун-т, 2000. — 107 с.

15. Лариков НН. Теплотехника. — М.: Стройиздат, 1985. — 432 с.

16. Кутателадзе С. С. Основы теории теплообмена. — М.: Атомиздат, 1979. — 416 с.

Наши партнеры

Подписка на рассылку

Раз в месяц Вы будете получать информацию о новом номере журнала, новых книгах издательства, а также о конференциях, форумах и других профессиональных мероприятиях.