УДК.622.224:622.271.7:624.138.3

Н.В.Морозова

Сибирский федеральный университет, г. Красноярск

Классификация способов подготовки искусственных сушенцовых полей

При оценке различных способов обработки торфов активированным раствором реагента (АРР) при подготовке искусственных сушенцов учитывается содержание глинистого цемента в массиве россыпи, которое обусловливает фильтрацию несжимаемой жидкости. Преимущественное значение в изменении фильтрационной способности глин имеет слой рыхлосвязной воды, или диффузный слой, который и определяет возможность проницаемости глины. Образование диффузного слоя в значительной степени обусловлено гидратацией глинистых частиц у их поверхности в результате поверхностной диссоциации глинистых минералов в водной среде. Критерием диссоциации глинистых минералов является активность (А) или активная концентрация обменных катионов в воде в конкретных условиях системы глина-вода-ионы. Степень поверхностной диссоциации () глинистых минералов показывает отношение активности обменных катионов к общему их количеству на поверхности глинистых минералов, т.е. к емкости обмена (Е). Следовательно, А = . Чем больше концентрация катионов воде, тем значительнее диффузный слой и тем меньше фильтрация в глинах. Анализ эффективности способов обработки пород АРР показывает, что снижение фильтрации глинистых торфов вызывает необходимость применения способов более сложных в технологическом и организационном отношении [1] .

Таким образом, при проведении расчетов по отдельным процессам вполне обосновано использовать показатели, определяемые при совместном учете свойств глинистых торфов. Эта идея реализована автором применительно к выбору способа обработки торфов активированным раствором реагента по величине коэффициента фильтрации К_ф .

Коэффициент фильтрации является комплексным параметром, отражающим как свойства породы (через коэффициент проницаемости К_п), так и свойства фильтрующегося активированного раствора реагента (через его плотность и вязкость).

Закономерность изменения коэффициента фильтрации от содержания глины в массиве россыпи может служить основанием для определения необходимой продолжительности контакта реагента с породами.

С увеличением глины в торфах до 360 % уменьшаются коэффициент фильтрации с 10 до 0,2 м/сут и коэффициент проницаемости до 0,34 мкм². С учетом этого очевидно, что при К_ф < 10 м/сут необходимо использовать способы обработки торфов, позволяющие сократить фильтрационный путь активированного раствора реагента в массиве россыпи, например, с использованием буровых скважин или фильтрационно-дренажные способы.

Коэффициент фильтрации К_ф учитывает содержание глины в массиве россыпи и, что самое главное, через коэффициент проницаемости – величину диффузного слоя. Вследствие этого показатель К_ф дает возможность объективно оценивать массив россыпи по трудности подготовки сушенцовых зон и может быть принят в качестве отличительного признака. Поскольку каждому интервалу значений К_ф соответствует свой способ введения реагента в россыпь, определяющий основные параметры технологии подготовки искусственных сушенцов, то предлагаемое регламентирование условий применения может служить основанием для выбора способа (табл.1). По расчетам коэффициентов фильтрации можно определить продолжительность обработки полигонов с учетом мощности торфов. Продолжительность фильтрации активированного раствора реагента через массив торфов, находим из предпосылки о том, что режим фильтрации стационарный, а градиент потока одинаковый по всей площади полигона. Тогда общее время обработки торфов реагентом при плановой установившейся фильтрации составит [2].

Регион расположения россыпного месторождения	Тип глин по минерало-гическому составу (крупность -0,074)	Содер-жание глины %	Коэффициент фильтрации активированного раствора реагента , м/сут	Расход реагента, г/м^3	Мощность россыпи, м	Продолжительность обработки торфов реагентом (в сут) при различных способах введения реагента
						Затопление полигона раствором активированного реагента	Гидроиглами с последующей оттайкой с помощью дренажных выработок	Фильтрационно-дренажный
Западная и Центральной Сибирь	Монтмориллонит и гидрослюда	3- 5	45-35	130	до 6	65	-	60
					6-8	-	70	80
		5-10	35-20	175	до 6	75	55	60
					6-8	-	80	110
		10-15	20-10	260	до 6	110	70	80
					6-8	-	160	180
Северные районы Саха-Якутия, Магаданская область	Монтмориллонит, гидрослюда и коалинит	до 5	45-56	80	-	40	-	-

Таблица 1 – Классификация способов подготовки сушенцовых зон в слабопроницаемых торфах

Т_р.о = Т_ф + Т_о , (1)

где Т_о – оптимальная продолжительность обработки Т_о = 45-50-50 суток;

Т_ф – продолжительность фильтрации активированного раствора реагента в массиве россыпи, сут.

Принимая во внимание, что содержание глины в торфах может составлять 15 %, к подготовке искусственных сушенцов необходимо приступать только при положительных результатах приближенных расчетов времени понижения фреатической поверхности. К дренированию пород приступают только после получения необходимой водопроницаемости торфов перед наступлением отрицательных температур воздуха.

Для выбора способа введения АРР в массив россыпи необходима достоверная информация о распределении глины в массиве россыпи.

По величине К_ф подбирается несколько наиболее приемлемых способов обработки торфов. Затем производится разделение месторождения на участки по способам обработки. На последнем этапе производится экономическое обоснование целесообразности проведенного разделения.

Таким образом, закономерность изменения коэффициента фильтрации от содержания глины в массиве россыпи может служить основанием для определения необходимой продолжительности контакта активированного раствора реагента с торфами и в конечном итоге для реализации технологии подготовки искусственных сушенцов.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Морозов В.Н., Морозова Е.Л., Морозова Н.В. Создание искусственных сушенцовых зон на основе повышения эффективности фильтрационно-дренажного оттаивания. / В кн.: Современные технологии освоения минеральных ресурсов. / Сб. материалов 7-ой международной научно-технической конференции, 2009, Ч. 1. – Красноярск: СФУ, с. 292-296

2. Морозов В.Н., Егорова Е.Л., Морозова Н.В. О применении метода конформных преобразований для расчета параметров технологии искусственных сушенцов./ Журнал Сибирского Федерального университета/ Техника и технологии. Красноярск: СФУ.-2010, №3(4), С. 396-405.