Горняки Якутии нашли способ превратить проблему в решение — и заодно спасти алмазный рудник от разрушения. На дне отработанного карьера «Интернациональный», принадлежащего компании АЛРОСА, скопилась многометровая толща обводнённых обломков горных пород, а сверху образовалось техногенное озеро. Всё это нависает над подземным рудником, который продолжает добывать запасы под карьером. Обычная бетонная плита, прикрывающая рудное тело, не справляется: вода и рыхлые осыпи создают постоянную угрозу обрушения и протаивания вечномёрзлых пород. Но учёные Института горного дела Севера предложили не откачивать воду и не вывозить осыпи, а… заморозить их намертво. В условиях криолитозоны холода в избытке, и его можно использовать как бесплатный строительный инструмент.
Идея в том, чтобы превратить обводнённую осыпь в монолитный льдопородный целик — искусственную «подушку» невероятной прочности. Для этого зимой включаются установки, которые намораживают воду слоями, подобно тому как создают искусственные катки. Вода берётся прямо из техногенного озера на дне карьера. В итоге поверх осыпи вырастает ледяной массив толщиной до 6,5 метров — он и служит главным аккумулятором холода. Но как сохранить его в летнюю жару, когда температура воздуха поднимается? Чтобы лёд не растаял, сверху насыпают теплоизоляционный слой. И тут инженеры просчитали разные варианты.
Если просто отсыпать 2 метра сухих скальных обломков, то к концу лета на границе с ледяным массивом всё равно будет около –0,6 °С — этого достаточно для начала протаивания. Зато при толщине отсыпки 2,5 метра температура опускается до –1 °С, и лёд остаётся стабильным. Ещё эффективнее оказался комбинированный «бутерброд»: сначала кладут слой пенополистирола толщиной 10 сантиметров, а поверх него — всего полметра породной насыпи. Такая двухслойная защита не только надёжно удерживает холод, но и возводится гораздо быстрее, экономит материалы. Обязательное условие — сверху нужна гидроизоляция и постоянно работающий водоотлив, чтобы отсыпка оставалась сухой и сыпучей.
Когда всё смонтировано, рудник под защитой искусственного ледяного щита может работать круглый год. Непрошеные талые воды не проникают вниз, борта карьера не осыпаются, а главное — появляется шанс безопасно добыть тот самый рудный целик, который раньше считался аварийно-опасным. Дополнительные тонны алмазов принесут компании новый доход. Получается, что природа сама подсказала решение: вечная мерзлота даёт холод — человек лишь учится грамотно его накапливать и сохранять.
Исследование опубликовано в журнале «Горная промышленность»
Изображение на обложке: разработано Magnific
