Лед и снег как строительные материалы

Основным ограничением для использования льда и снега при возведении инженерных сооружений является то, что при повышении температуры окружающей среды выше 0⁰С они тают и, следовательно, теряют качество строительных материалов. Поэтому устойчивость сооружений изо льда и снега может быть обеспечена лишь в случаях, когда ледо-снежные конструкции защищены от таяния или когда возможная степень их протаивания не превышает величины, допускаемой по условиям эксплуатации сооружения. Основные особенности льда как строительного материала обобщены в работах К.Ф. Войтковского, 1954, 1999, И.С. Песчанского, 1967, монографии «Инженерная гляциология», 1971 и др.

Особенностью льда являются явно выраженные пластические свойства, которые проявляются даже при малых нагрузках, в том числе под действием собственного веса. В результате этого большинство конструкций изо льда непрерывно деформируются и, не разрушаясь, изменяют очертания. Параметры ползучести и прочности льда изменяются в зависимости от температуры. При использовании пористого льда и снега необходимо учитывать возможность существенного уменьшения их объема за счет механического уплотнения. При этом возможны процессы перекристаллизации и изменения физико-механических свойств снега и льда.

Пластические деформации конструкций изо льда и снега могут достигать значительной величины при относительно малых по сравнению с временным сопротивлением разрушению напряжениях. Эти деформации обычно не дают возможности полностью использовать прочность льда и снега и обусловливают то, что основным критерием устойчивости конструкций из таких материалов становятся не их прочностные характеристики, а параметры ползучести и уплотняемости.

Лед обладает свойством режеляции, заключающемся в способности смерзания контактирующих кусков льда в результате замерзания воды на контактной поверхности и перекристаллизации льда. В случае возникновения в местах контакта частиц льда местных повышенных давлений, при которых температура таяния понижается и происходит некоторое поверхностное плавление льда, образующаяся при этом вода выдавливается в места, где давление меньше, и там замерзает. Аналогичным образом происходит перемещение "жидкоподобного" приповерхностного слоя льда. Процессы режеляции сопровождаются рекристаллизацией, в результате которой уменьшается количество кристаллических зерен благодаря росту более крупных за счет уменьшения и исчезновения более мелких. Явления режеляции и рекристаллизации имеют большое практическое значение при использовании льда и снега в качестве строительных материалов, так как они позволяют получить из отдельных кусков монолитные конструкции.

В практике использования льда в качестве строительного материала распространены четыре способа намораживания льда и создания инженерных конструкций: 1) намораживание льда прерывными поливами; 2) намораживание льда прерывными поливами с добавлением кускового льда; 3) факельное намораживание (намораживание "дождеванием"); 4) кладка конструкций из призматических блоков льда.

Способ прерывного полива заключается в том, что в наливаемом или набрызгиваемом на холодную поверхность льда тонком слое воды образуются кристаллы внутриводного льда, которые примерзают к основанию, после чего происходит полное промерзание воды с образованием слоя льда беловатого цвета. При по­следующем охлаждении поверхности и новом поливе толщина ледяного слоя увеличивается. Таким образом можно создавать монолитные ледяные конструкции любой конфигурации. Особое значение имеет правильное чередование поливов и дозировка воды в зависимости от температуры воздуха и скорости ветра, а также от конфигурации, размеров и конкретных условий создания ледяной конструкции. Избыточные и длительные поливы замедляют общую скорость увеличения массива льда, приводят к неравномерному намораживанию, образованию бугристого льда и могут приводить даже к размыву ранее образовавшегося льда. Наибольшая интенсивность намораживания получается при попеременном обливании участков остывшей ледяной поверхности небольшими порциями воды с таким расчетом, чтобы перед очередным поливом ранее намороженный лед имел температуру ниже -2⁰С. Тогда при последующем поливе образование льда ускоряется за счет временного повышения температуры приповерхностного его слоя. Скорость послойного намораживания льда практически может быть доведена до 1 см/сут на каждый градус среднесуточной отрицательной температуры воздуха.

Для ускорения строительства в некоторых случаях оказывается рентабельным совмещение прерывных поливов с наброской на намораживаемую поверхность кускового льда. В таких случаях на ледяную поверхность укладывается слой кускового льда толщиной 20—30 см, который периодически поливается водой до полного заполнения всех пустот. Следующий слой укладывают после того, как промерз и охладился ранее уложенный.

При низкой температуре воздуха (ниже -20⁰С) появляется возможность существенного ускорения намораживания льда при использовании дальнеструйного дождевателя, когда основной теплообмен переносится с плоскости намораживания в объем капельного факела водной струи. Факел водяных капель поднимается на значительную высоту с таким расчетом, чтобы большинство капель за время своего полета замерзали и выпадали на поверхность в виде ледяных кристаллов и шариков, часто с незамерзшим ядром. Часть капель выпадает в переохлажденном виде. В момент удара таких капель о твердую поверхность происходит полная или частичная кристаллизация заключенной в них воды. Эффективность факельного льдообразования определяется размерами и высотой поднятия капельного факела, температурой воздуха и скоростью ветра.

В районах с мягкими неустойчивыми зимами, где строительство методом намораживания затруднительно или вообще невозможно, используется способ возведения ледяных конструкций путем кладки из призматических глыб льда ("кабанов"), которые заготавливаются на реке или озере вне строительной площадки и подвозятся к месту строительства. Глыбы укладываются горизонтальными рядами с перевязкой швов и смачиванием контактов водой или применением мокрого снега для цементации кладки. Строительство из призматических глыб льда — наиболее быстрый по сравнению с другими способ, но он дорогой, так как связан с дополнительными расходами на заготовку и транспортировку ледяных блоков.

При проектировании конструкций из снега и льда возникает необходимость выполнения двух специфических расчетов — теплотехнических, определяющих термическую устойчивость конструкций, и расчетов деформативной устойчивости.

Временные сооружения, рассчитанные на эксплуатацию только в течение зимнего времени, не требуют детальных теплотехнических расчетов, так как их термическая устойчивость обеспечивается за счет отрицательной температуры наружного воздуха. Однако при необходимости продления срока службы временных сооружений в теплый период и особенно при строительстве многолетних сооружений становятся обязательными теплотехнические расчеты. Они основываются на решениях уравнений теплопроводности с учетом возможных фазовых превращений воды и уравнений теплового баланса для ледяного сооружения в целом и отдельных его конструкций. Для расчетов наиболее важным является правильное определение теплообмена ледяного сооружения с окружающей средой. Характер теплообмена в различных местах наружной поверхности ледяной конструкции может быть разнообразным и непостоянным. Поэтому зачастую приходится условно расчленять сооружение на некоторые расчетные зоны и отдельно рассматривать в них процессы теплообмена. Например, для ледяных складов производились расчеты термического состояния ледяных сводов, определялись теплоприходы со стороны теплоизоляционного покрытия и с боков склада, анализировались изменения температурного поля в основании склада, составлялись варианты теплового баланса склада в зависимости от температурного режима его эксплуатации, выполнялись и другие теплотехнические расчеты (Войтковский, 1954).

Конструкции и сооружения изо льда и снега считаются деформативно устойчивыми в том случае, когда скорости их деформирования и конечные деформации за расчетный период эксплуатации сооружения не превышают допустимых величин. Желательно, чтобы все ледяные конструкции работали только на сжатие, так как при температурных колебаниях или вследствие расслабления льда в процессе ползучести в растянутых зонах могут появляться трещины, которые вызовут резкое перераспределение напряжений и, возможно, обрушение ледяной конструкции. Такие элементы, как балки и плоские перекрытия, не рекомендуются. Их желательно заменять арками, сводами и куполами, т.е. применять такие конструктивные формы, какие применяются при каменной кладке.

Расчеты деформативной устойчивости сводятся главным образом к вычислению скорости и величины деформации ледяных конструкций в течение заданного проектом времени. Полная деформация элементов объема ледяной конструкции e под действием внешней нагрузки и собственного веса за расчетный период времени складывается из начальной упругой деформации e_el, деформации ползучести e_t и деформации уплотнения e_c:

e = e_{el +} e_{t +}e_c. (2.5.1)

Общее реологическое уравнение состояния льда в конструкции получается суммированием скоростей перечисленных видов деформации. Для практических расчетов устойчивости конструкций изо льда обычно возможны некоторые упрощения. В большинстве случаев при расчетах скоростей деформации и ее величины за эксплуатационный период времени можно пренебречь величинами упругой деформации, уплотнения и начальной стадии неустановившейся ползучести.

Если по расчету окажется, что деформация превышает допускаемую, то это указывает на необходимость изменения конструкции или принятия других мероприятий для уменьшения скорости деформирования конструкций, например охлаждения конструкций и поддержания в них более низкой температуры или применения армированного льда, который получают при замерзании воды с добавками древесных опилок, молотой древесины, стекловолокон, волокнистого асбеста и др. За счет таких добавок существенно увеличивается сопротивление льда сжатию и растяжению и уменьшается скорость ползучести. Так, замораживание воды с добавкой 5—7% по объему древесного волокна увеличивает предел прочности получаемого льдоволокнистого материала по сравнению с прочностью чистого льда в 3—4 раза, а скорость установившейся ползучести уменьшается в 2—3 раза.

В 1934 г. проф. Б.Г. Скрамтаев и инж. В.И. Сорокер предложили использовать в качестве строительного материала для зимних фортификационных сооружений "ледяной бетон" – однородную по составу смесь из песка (29%), гравия или щебня (64%) и воды (7%). Произведенные ими испытания "ледяного бетона" показали, что по прочности на сжатие "ледяной бетон" равен хорошему цементному бетону, применяемому в гражданском строительстве, или кирпичу первого сорта. По прочности на изгиб "ледяной бетон" оказывается в два-четыре раза выше бетона и кирпича. При использовании в качестве наполнителя стекловолокна сопротивление армированного льда разрыву уменьшается до шести раз (Инженерная гляциология, 1971). Особенностью льда, армированного древесными волокнами, является то, что при солнечной радиации и повышении температуры воздуха на поверхности ледяной конструкции образуется слой древесного волокна, который выполняет роль термоизоляционного покрытия и замедляет дальнейшее таяние. Такие свойства полезны для защиты ледяных массивов от таяния, например для продления срока службы ледяных переправ и дорог.

В работе А.М. Чекотило "Применение снега, льда и мерзлого грунта в фортификации", изданной в 1943 г., приводятся интересные примеры испытания различных фортификационных сооружений из снега, льда и мерзлого грунта. Так, например, проводилось испытание наблюдательного пункта, построенного из хорошо утрамбованного снега со стенами толщиной 1,3 – 1,4 м, с противооткольной одеждой из плетня, в плане круглого, диаметром 1,0 м. Испытания проводились при температуре минус 22-23⁰С. Производился обстрел из станкового пулемета очередями в 20 пуль. Стены не были пробиты ни простыми, ни бронебойными пулями.

Ледяные склады. В 1930 г. инженер М.М. Крылов разработал первый проект строительства холодных складов изо льда и мерзлого грунта. В 1939 г. он разработал более совершенный проект ледяного склада для хранения овощей. В зиму 1939/40 г. в Москве были построены первые ледяные склады. Были разработаны типовые проекты ледяных складов емкостью 250 и 500 т. Впоследствии эти проекты были уточнены и дополнительно разработаны типовые проекты емкостью 20, 60, 100, 135 и 1000 т. Наиболее широкое распространение ледяные системы М.М. Крылова получили в послевоенные годы 1946—1950 гг. Снаружи ледяной массив защищен от таяния и резких температурных колебаний слоем теплоизоляции из опилок, торфа или других теплоизоляционных материалов. В районах с холодным климатом вместо слоя теплоизоляции может применяться засыпка грунтом.

Первые опытные ледяные склады были построены для торговых организаций и использовались для хранения бочковых товаров (солений, квашений, маринадов). Затем склады были приспособлены для длительного хранения овощей и фруктов. Оказалось, что в ледяных помещениях легко поддерживать стабильную температуру воздуха около 0⁰С с близкой высокой относительной влажностью (90—95%).

Для регулирования температурного режима внутри ледяных складов, используемых в качестве овощехранилищ, применялось ледосоляное охлаждение. Для этого предусматривались специальные ниши в ледяных стенах, где устанавливали бочки с деревянными решетчатыми ящиками на них. Ящики заполняли кусковым льдом, который по мере охлаждения посыпался солью. Для зарядки карманов ледосоляного охлаждения использовался лед, скалываемый с ледяного пола в коридоре и камерах.

В ледяных складах, построенных в Сибири и в северных районах, оказалось возможным поддерживать в течение всего летнего периода температуру ниже -10⁰С за счет холода, накопленного в ледяном массиве и основании склада при зимней хладозарядке. Таким образом решалась проблема хранения продуктов в населенных пунктах, где отсутствовали холодильники с машинным охлаждением. В начале 60-х годов в Монголии в Улан-Баторе были построены два ледяных склада емкостью по 500 т, которые использовались для хранения мяса. При зимней хладозарядке ледяной массив удавалось охладить ниже -20⁰С. Однако во второй половине лета температура воздуха в складе повышалась, поэтому склады пришлось дополнительно оборудовать машинными холодильными установками.

Ледяные склады, оборудованные холодильными установками, были построены и в России: в Норильске, Дудинке и др. Преимущества таких складов перед типовыми холодильниками состоят в их относительной дешевизне и устойчивости температурного режима. Если в типовом холодильнике приходится устанавливать холодильные машины с явным запасом мощности на случай аварийной остановки, то в ледяных складах выход из строя холодильной машины не представляет опасности, так как зона холода в ледяном массиве исключает возможность быстрого повышения температуры сохраняемой продукции.

Распространение ледяных складов сдерживалось тем, что ледяные конструкции испытывают значительные пластические деформации, из-за которых возникает необходимость периодически (через 2—5 лет) производить капитальный ремонт, включающий восстановление проектного очертания коридора и камер и дополнительного намораживания льда на ледяном массиве снаружи. Таким образом эксплуатация ледяного склада оказывается более хлопотной по сравнению с эксплуатацией типового холодильника.

Ледяные переправы. Ледяной покров рек и водоемов обладает значительной грузоподъемностью, позволяющей использовать его для транспортных и строительных целей. Широко используются ледяные переправы через реки и озера. В Сибири часто даже при наличии мостов грузовой поток в зимнее время направляется по льду в обход моста, не говоря о бесчисленном пересечении рек автозимниками. Ледяной покров в ряде случаев используется как временная дополнительная строительная площадка при строительстве гидротехнических сооружений.

Расчеты несущей способности ледяного покрова сводятся преимущественно к определению предельной величины одиночного груза или системы грузов с учетом предельного времени их действия, после которого начинается переход в стадию прогрессирующего деформирования и разрушения ледяного покрова, а также к расчету величины прогибов покрова.

Наиболее разработана методика расчета величины прогиба и допускаемой нагрузки на сплошной ледяной покров при кратковременном загружении. Если в ледяном покрове имеются сквозные трещины или разрывы, то предельная нагрузка по мере приближения к кромке льда существенно уменьшается. Расчетная нагрузка у кромки составляет примерно 30—50% нагрузки, которую выдерживает сплошной ледяной покров. Уменьшение предельной нагрузки у кромки в наиболее значительной степени проявляется при повышении температуры воздуха до 0⁰С.

При длительном действии нагрузки расчет несущей способности ледяного покрова усложняется из-за необходимости учета пластических деформаций ледяного покрова и снижения его прочности. Снижение длительной несущей способности ледяного покрова происходит тем интенсивнее, чем выше температура воздуха. Предельная нагрузка при ее действии в течение суток уменьшается в среднем в два раза по сравнению с кратковременной нагрузкой, а при действии груза в течение 100 ч — уменьшается в три раза.

Таким образом, предельная нагрузка на ледяной покров зависит как от сплошности покрова, так и от площади распределения нагрузки и времени ее действия. Ориентировочные значения предельной величины одиночного груза, при котором в ледяном покрове образуются первые трещины, приведены на рис. 2.5.1 (Инженерная гляциология, 1971).

Рис. 2.5.1. Предельная величина одиночного груза на ледяном покрове, т: 1, 2 -при кратковременном загружении, 3, 4 – при загружении в течение 100 час.; 1, 3 - на сплошном покрове, 2, 4 - на кромке льда

С конкретными примерами несущей способности ледяного покрова и определениями рекомендуемой скорости движения грузов по льду можно ознакомиться в монографии И.С. Песчанского (1967).

При необходимости переправы по льду тяжелых грузов, вес которых превышает расчетные показатели несущей способности естественного ледяного покрова, применяют различные способы его упрочнения. В условиях сурового климата, особенно в начальный период образования ледяного покрова, успешно применяется увеличение толщины льда методом дождевания. Так, в середине ноября 1981 г. около Якутска было проведено намораживание слоя гранулированного льда на переправе через Лену. Толщина естественного ледяного покрова в это время была около 40 см. Намораживание льда производилось с помощью передвижной насосной станции с напором до 100 м с дождевальной насадкой, создающей капельный факел. Температура воздуха была от -32 до -42°С. За время полета водных капель происходило их переохлаждение и частичное замораживание, содержание льда в факеле составляло 40—67%. В месте соприкосновения факела с поверхностью льда образовывался слой из смеси ледяных шариков и воды, который быстро промерзал и превращался в слой гранулированного льда. Намораживался слой льда толщиной 40 см для двух полос движения автотранспорта общей шириной 40 м. Дождевальная установка переставлялась через 30—35 м вдоль трассы, время работы на очередной установке было от 30 мин до 1 часа. Искусственно намороженный слой гранулированного льда по строению более однороден по сравнению с естественным ледовым покровом.

Намораживание гранулированного льда позволяет заделывать трещины во льду и формировать поверхность проезжей части переправы, повышает сцепление колес автотранспорта со льдом, увеличивает продолжительность действия переправы. Намораживание льда применяется также для устройства съездов с берега на ледяной покров.

Ледяные причалы, направляющие дамбы и плотины. В полярных областях для швартовки морских и речных судов и выполнения погрузо-разгрузочных работ в ряде случаев используют своеобразные ледяные причалы, представляющие собой естественные или искусственные массивы льда.

Еще в 50-е годы в некоторых портах на Енисее создавались временные ледяные причалы, рассчитанные на прием грузов с судов и барж, плывущих по высокой воде сразу же после прохождения ледохода. Таким образом удавалось увеличить грузооборот за короткую заполярную навигацию. Ледяные причалы создавались также для разовых приемок груза на малых реках, где глубина реки не позволяет обеспечить постоянную навигацию, и суда могут проходить лишь в короткий период паводка.

В Антарктиде разгрузка экспедиционных судов производится обычно на ледяной припай или на край ледяного берега в местах, где высота ледяной стенки не превышает 10 м над уровнем моря и обеспечена достаточной глубиной моря. Так как возможности использования естественных ледяных причалов весьма ограничены, появилась необходимость сооружения искусственных ледяных причалов. На американской научной станции Мак-Мердо в 1973 г. методом послойного намораживания был создан ледяной причал длиной около 200 м и шириной 60 м. Для защиты от солнечной радиации и обеспечения движения транспорта по причалу ледяной массив был покрыт слоем щебня вулканических пород.

На станции Молодежная в 1986 г. были проведены натурные эксперименты по созданию ледяного причала методом факельного намораживания морской воды. Был наморожен массив льда в виде дамбы длиной 250 м, шириной 30 м и толщиной 25 м. На северных реках получили распространение направляющие ледяные дамбы в местах зимовок флота. Такие дамбы защищают речные суда от разрушения в период ледохода. Так, зимой 1982 г. в Хатангском порту была построена дамба высотой 11, длиной 215 и шириной 30 м. На Енисее ледяные дамбы создавались для защиты судов в портах Игарки и Дудинки. В Якутии отработана технология возведения ледяных плотин для лиманного орошения лугов, обводнения и сельхозводоснабжения. Такие плотины рассчитаны на службу до 1—3 месяцев на период, необходимый для временного затопления лугов и обводнения пастбищ.

Намораживание льда производится методом послойного намораживания воды или с помощью дальнеструйной дождевальной установки. Первым методом удавалось возводить плотины, рассчитанные на временный напор до 7 м, при скорости намораживания льда 0,2—0,3 м/сут. Применение дождевальных установок позволяет ускорить намораживание, однако при этом лед получается пористым плотностью 500—600 кг/м³.

В зиму 1977/78 г. на р. Амга была построена ледяная плотина длиной 320 и высотой 15 м. За 50 суток методом факельного намораживания создан ледяной массив объемом более 400 тыс. м³. К сожалению, срок работы плотины оказался менее расчетного в связи с размывом оставленного под телом плотины прорана для ограниченного зимнего стока воды. Это указывает на необходимость детального учета местных условий и вероятных изменений уровня и расхода весеннего паводка.

Практикой доказано, что плотины из пористого льда следует применять преимущественно для лиманного орошения лугов для временного затопления (до 7—10 сут), при этом используются различные противофильтрационные экраны — в виде полиэтиленовых пленок, дощатых шпунтовых стенок и экранов из плотного льда. Фильтрационная устойчивость ледяного массива повышается при устройстве в теле плотины термосифонных замораживающих установок.

Ледяные острова. Шельф арктических морей у побережья России занимает площадь более 1 млн. км². В пределах шельфа выявлены участки с предполагаемыми огромными запасами нефти и газа, имеются также залежи железа, цветных металлов и других полезных ископаемых. Если раньше вопросы освоения арктического шельфа рассматривались преимущественно с научной точки зрения, то в настоящее время уже обсуждаются конкретные проекты добычи полезных ископаемых, прежде всего нефти и газа.

Мощные льды в арктических морях и их подвижки создают серьезные затруднения и ограничивают возможности ведения здесь разведочных работ и эксплуатации месторождений. Одним из перспективных направлений для организации добычи на шельфе нефти и газа является создание искусственных ледяных и ледогрунтовых островов, увеличивает продолжительность действия переправы. Намораживание льда применяется также для устройства съездов с берега на ледяной покров.

Экспериментальные и теоретические исследования возможностей использования ледяных платформ и ледяных островов были начаты в США и Канаде в связи с разведкой нефтяных месторождений на шельфе моря Бофорта и Канадском Арктическом архипелаге. В 1974 г. пробурена первая разведочная скважина с искусственной ледяной платформы на участке, где глубина моря составляла 128 м. В последующие годы возведен еще ряд ледяных платформ толщиной 4—5 м, рассчитанных на установку на них бурового оборудования весом до 500 т. Платформы создавались путем периодической заливки воды и послойного намораживания льда на площадке диаметром 122 м на естественном ледяном покрове. Такие ледяные платформы оказались достаточно надежными в тех местах, где в период буровых работ не произошло существенных подвижек ледяного покрова. Было создано также несколько искусственных ледяных островов. Так, в 1980 г. силами экспедиции Игарской станции Института мерзлотоведения СО АН СССР на шельфе Карского моря в районе мыса Харасавэй на полуострове Ямал был создан временный экспериментальный ледяной остров для исследования процессов намораживания льда из морской воды. Методом прерывных поливов наморозили массив льда диаметром 50 и высотой около 5 м в месте, где глубина моря во время приливов достигала 3,2м.

Наблюдения за процессом намораживания льда, температурным режимом ледяного массива и его таянием позволили оценить возможности строительства ледяных островов, пригодных для бурения разведочных и эксплуатационных скважин и разработать некоторые практические рекомендации для проектирования и строительства таких островов.

Расчеты показывают, что искусственные ледяные острова на шельфе арктических морей могут успешно конкурировать с жесткими платформами и другими типами сооружений для добычи нефти и газа, где глубина моря не превышает 10 м. При строительстве искусственных оснований целесообразно использовать лед в сочетании с талыми и мерзлыми грунтами и другими материалами. Перспективны такие конструктивные решения, которые позволяют создавать массивы льда и мерзлых грунтов и обеспечить их термическую и механическую устойчивость. Теоретические предпосылки для разработки подобных проектов искусственных оснований уже имеются. Однако есть еще много вопросов, требующих дополнительных исследований. Наиболее сложной проблемой является защита ледяного массива от таяния и разрушения, особенно в зоне волнового воздействия в летний период после разрушения ледяного покрова, окружающего остров. Решение таких вопросов видимо следует отложить до времени, когда конкретизируются перспективы освоения арктического шельфа.

Ледяная закладка и облицовка подземных выработок. На шахтах и рудниках, где подземным способом разрабатываются залежи угля, цветных металлов и других полезных ископаемых в толще многолетнемерзлых пород, в ряде случаев имеются практические возможности и экономические предпосылки для использования льда в качестве материала для закладки выработанного пространства. Льдозакладка обеспечивает поддержание кровли выработанного пространства и позволяет увеличить долю извлекаемых полезных ископаемых за счет последующей разработки целиков между выработанными и заложенными льдом пространствами.

Экспериментальные работы по льдозакладке выработанных пространств производились на угольных шахтах в Аркагалинском районе и около Тикси, на рудниках, разрабатывающих месторождения цветных металлов, на приисках, ведущих разработку мерзлых золотоносных россыпей подземным способом.

При организации работ по закладке льдом выработанного пространства первой задачей является обеспечение подачи в выработки холодной воды, что в суровых условиях Севера представляет серьезную проблему. При камерной системе разработки месторождения выбирают тупиковую камеру и заполняют ее водой, оттуда вода перекачивается в камеры, где проводится послойное намораживание льда. Должно быть также обеспечено проветривание подземных выработок холодным воздухом. Кроме послойного намораживания льда в некоторых случаях применяется цементирование льдом сухой закладки. Для этого в камеру подается раздробленная горная порода, которая периодически поливается водой и промораживается по мере заполнения камеры. После заполнения выработанных камер смешанной закладкой или льдом появляется возможность выемки междукамерных целиков и таким образом обеспечивается полная выемка полезного ископаемого.

Установлено, что для повышения скорости льдозакладки очень важно провести предварительное охлаждение окружающих выработку горных пород и выбрать наиболее эффективный режим подачи воды и проветривания в зоне льдообразования.

Литература

Войтковский К.Ф. Расчет сооружений из льда и снега. М.: Изд-во АН СССР, 1954. 136 с.

Войтковский К.Ф. Сооружения из льда. Основы геокриологии. Часть 5. Инженерная геокриология / Под ред. Э.Д. Ершова, 1999. С. 446-459.

Инженерная гляциология / Под ред. К.К. Тушинского. М.: Изд-во МГУ, 1971. 208 с.

Песчанский И.С. Лед и ледотехника. Л.: Гидрометеоиздат, 1967. 462 с.