Приведены результаты экспериментальных исследований влияния отрицательных температур на удельную энергоемкость процесса разрушения горных пород. Показано, что удельная энергоемкость разрушения пород карьеров "Удачный" и "Айхал" ЗАО АК "АЛРОСА", а также карьера "Мохсоголлох" ОАО "ЯкутЦемент" после воздействия отрицательных температур снижается до 2 раз.

Как известно, одним из способов повышения прочностных показателей строительных материалов на цементном вяжущем является введение в их состав различных армирующих наполнителей, в том числе базальтового волокна (фибры диаметром 10-20мкм). Приведены результаты лабораторных исследований по определению предела прочности при изгибе и сжатии, удельной энергоемкости разрушения и ударной вязкости цементного камня в зависимости от содержания базальтового волокна (диаметром 13 мкм., длиной 12 мм). В ходе проведенных исследований установлено, что армирование цементного камня базальтовой фиброй является эффективным средством повышения его прочности при изгибающих нагрузках, максимальный прирост прочности (до 50-57%) достигается при содержании волокна в количестве от 2 до 3% от массы вяжущего; при испытаниях на сжатие значительного изменения предела прочности не выявлено. Удельная энергоемкость разрушения цементного камня при содержании волокна от 1 до 3% возрастает до 23.1%, а ударная вязкость до 22,1%. Полученные закономерности могут быть использованы при составлении рекомендаций по разработке композиционных материалов для возведения бетонных конструкций с высокими эксплуатационными свойствами, например базальто-фибро-армированного торкрет-бетона более стойкого к нагрузкам от горных ударов и взрывных работ.
As it is known, one of the methods of building material strength characteristics increase based on cement astringent is implantation to it’s structure of different reinforcing fillers, including basalt fiber. (fiber diameter 10-20 mkm). The article presents the results of laboratory research on bending and pressure breaking point determination, destruction energy intensity and impact elasticity of cement stone depending on basalt fiber contents (diameter 13 mkm, length 12 mm.). It is determined during research carried out, that cement stone reinforcement by basalt fiber is effective method of strength increase under bending loading, maximum strength growth (up to 50-57%) reaches under fiber content in an amount from 2 to 3% of astringent mass; during pressure testing there were no significant breaking point change discovered. Cement stone destruction energy intensity at fiber content from 1 to 3% increases up to 23,1%, and impact elasticity up to 22,1%. Obtained regularities may be used to recommendation forming of composite materials development assigned to concrete structure erection with high performance attributes, for example basalt-fibro-reinforced gunite more stable to loading from mountain bumps and blasting operations.

Работа посвящена решению задачи обеспечения устойчивости бортов карьера криолитозоны путем управления теплообменными процессами на поверхностях уступа с применением гидро- и теплоизоляции. Разработана двухмерная математическая модель теплообменных процессов в фильтрующем горном массиве уступа карьера, учитывающая фазовый переход влаги и перенос теплоты фильтрацией воды. Математическая модель позволяет прогнозировать процесс формирования температурного поля в массиве горных пород уступа карьера в зависимости от таких параметров, как климатические условия (динамики изменения температуры атмосферного воздуха, толщина снега, скорость ветра, интенсивность дождя), теплофизические и фильтрационные свойства горных пород, конструктивные особенности уступа (геометрические размеры уступа, угол откоса склона), теплофизические свойства и геометрические размеры теплоизоляции поверхностей уступа. Разработанная математическая модель решается численным методом, а именно конечно-разностным методом, и реализована в виде приложения для ОС Microsoft Windows. Приведены результаты исследования влияния параметров гидро-теплоизоляции бровки уступа на сокращение разрушающего температурного и влажностного воздействия окружающей среды на уступ карьера. Исследования показали, что управляя параметрами гидро-теплоизоляции бровки можно сохранить в течение года мерзлое состояние массива горных пород под бровкой уступа.
The work is dedicated to cryolitezone pit wall stability problem solution by heat mass exchange processes controlling on quarry face surface with hydro and thermal isolation application. Two-dimensional mathematic model of heat exchanging processes in filtration quarry face rock mass is worked out, considering moisture phase change and heat transfer by water filtration. Mathematical model allows to forecast temperature field forming process in quarry face rock mass depending on parameters: climatic conditions (ambient air temperature change dynamics, snow thickness, wind speed, rain intensity), rock thermophysical and filtrational properties, quarry face constructional features (quarry face geometry, slope angle), thermophysical properties and geometrical dimensions of quarry face surface thermal isolation. Developed mathematical model solved by numerical method, namely finite-difference method, and realized in the form of Microsoft Windows OS-based application. The research results of bench edge hydro-thermal insulation parameters influence to reduction of wrecking temperature and humidity influence of environment to opencast bench are presented. Studies showed, that by controlling of edge hydro-thermal insulation parameters it is possible to keep frozen state of rock mass under bench edge during a year.

Предложена математическая модель процессов тепломассообмена вентиляционного воздуха с горными породами в протяженных горных выработках шахт и рудников криолитозоны с учетом испарения и конденсации влаги. Вводится эквивалентный радиус выработки, уравнения выводятся в цилиндрических координатах. Внутренний радиус области соответствует радиусу выработки, а внешний радиус выбирается из условия распространения зоны теплового влияния вокруг выработки на расчетный временной период. Уравнение сохранения энергии в выработке выводится с учетом скорости движения воздуха и теплообмена со стенкой выработки. Если температура воздуха в выработке станет ниже, чем температура точки росы, то будет происходить конденсация влаги. Испарительные процессы с поверхности выработки рассчитываются с учетом соотношения Льюиса. Учитываются фазовые переходы влаги в горных породах вокруг выработки. Математическая модель численно реализована методами конечных разностей. Показано, что неучет массообменных процессов в летний период приводит к значительным погрешностям в расчетах. Численная реализация разработанной модели позволяет рассчитать динамику изменений температуры вентиляционного воздуха и его относительной влажности в зависимости от термовлажностных условий выработки, что важно для прогноза теплового режима шахты и обеспечения безопасности ведения горных работ.
Mathematical model of ventilation air and rocks heat mass exchange processes in cryolitezone extensive mine workings, with moisture vaporization and condensation taken into account is proposed. Working’s equivalent radius sets, equation derived in cylindrical coordinates. Internal radius of the area corresponds to working’s radius, while outer radius is taken from spreading condition of heat influence zone around the working for taken temporal period. Energy conservation equation in working derived with air velocity and ribside heat exchange taken into consideration. In case working’s air temperature drops below dew point, moisture condensation occurs. Working’s surface vaporizing processes calculated with Lewis correlation taken into account. Moisture phase change in rocks around the working taken into consideration. Mathematical model is numerically solved by finite difference method. It is shown, that mass exchange processes in summer neglecting leads to significant miscalculation. Developed model numerical implementation allows to calculate ventilation air temperature and it’s relative humidity variations dynamics subject to working’s hydrothermal conditions, that is important to mines thermal conditions prognosis and mining safety providing.

Описано решение задачи обеспечения эффективности и безопасности эксплуатации карьера криолитозоны путем повышения устойчивости уступа. Обосновано ведущее значение комплексного учета климатических и гидрогеологических условий месторождения при выборе рациональных технических решений по обеспечению устойчивости бортов карьеров. Так же обоснована необходимость проведения исследований на математических моделях по выявлению количественных и качественных особенностей тепловых процессов, происходящих в прибортовых горных массивах карьеров. Подчеркнуто, что основным принципом обеспечения устойчивости бортов карьеров является сокращение растепления в летний период при максимальном ограничении фильтрации вод. Проведены численные исследования на основе разработанной авторами двухмерной математической модели теплообменных процессов в горном массиве уступа карьера, учитывающей фазовый переход влаги и перенос теплоты фильтрацией воды, позволяющей прогнозировать процесс формирования температурного поля в массиве горных пород уступа карьера в зависимости от таких параметров, как климатические и гидрогеологические условия, теплофизические и фильтрационные свойства горных пород, конструктивные особенности уступа, теплофизические свойства и геометрические размеры гидро-теплоизоляции поверхностей уступа. Приведены результаты исследования воздействия надмерзлотных вод на глубину сезонного оттаивания борта карьера в зависимости от различных конструктивных параметров и природно-климатических условий.
The work is dedicated to cryolitezone opencast effectiveness and safety exploitation providing problem solution by bench stability increasing. It is proved the leading role of integrating the climatic and hydrogeological conditions in the field of rational choice of technical solutions to ensure the stability of pit walls. Also, the necessity of research on mathematical models to identify the quantitative and qualitative characteristics of thermal processes in the mountain ranges side quarries. It was stressed that the basic principle of sustainability is to reduce the pit thawing in the summer with a maximum limitation of water filtration. Numerical studies on the basis of the authors' two-dimensional mathematical model of heat transfer processes in the mountain range scarp career, taking into account the phase transition of moisture and heat transfer water filtration that allows to predict the formation of the temperature field in the array of rock ledge career, depending on variables such as climate and hydrogeological conditions, thermal and filtration properties of rocks, ledge design features, thermal properties and geometrical dimensions of the hydro-insulation of the surfaces of the ledge. The results of studies of the impact suprapermafrost water to a depth of seasonal thawing pit wall, depending on various design parameters and climatic conditions. Also, the results of research on the choice of the optimal parameters of the hydro-insulation of the edge of the ledge to reduce the damaging effects of temperature and moisture environ-mental protection to the ledge career. Studies have shown that by controlling the parameters of the hydro-insulation of the edge can be stored for a year of frozen state of rock massif under the curve of the ledge.

В монографии приведены краткие сведения о подземной разработке угольных месторождений Якутии, перспективы развития которой связаны с освоением новых крупных месторождений Южной Якутии. Описаны закономерности и особенности формирования теплового режима на примере угольных шахт Якутии, сделана оценка влияния теплового режима на условия и безопасность ведения подземных горных работ. Уделено внимание вопросам теплоизоляции воздухоподающих выработок и разработке различных видов теплоизолирующих крепей. Рассмотрены и предложены различные способы регулирования теплового режима, основанные на применении теплоаккумулирующих выработок, гелионагревателей и солевых растворов. Разработана математическая модель теплообмена и воздухораспределения в сети горных выработок в условиях многолетней и островной мерзлоты, на основе которых выполнен расчет теплового режима и воздухораспределения угольных шахт на примере освоения перспективного месторождения Южной Якутии - шахты "Денисовская"

В монографии описаны результаты экспериментальных исследований влияния циклов замораживания - оттаивания на массообменные характеристики и водопрочность песчано-глинистых пород и прочностные характеристики вмещающих карбонатных пород и кимберлита алмазных месторождений Якутии. Показано, что температурные циклы существенно изменяют свойства пород и должны учитываться при выборе технологий добычи и обогащения полезных ископаемых. Для специалистов научно-исследовательских институтов, горнодобывающих предприятий и проектных организаций, студентов и аспирантов учебных заведений горного профиля