Влияние инфильтрации атмосферных осадков на температурно-влажностный режим породной подушки в условиях криолитозоны

Для подземной отработки подкарьерных запасов трубки ҺУдачнаяһ планируется применить систему этажного принудительного обрушения под подвижной рудной предохранительной подушкой. На весь период отработки месторождения подземным способом предохранительная подушка должна круглогодично находиться в подвижном состоянии, а так же сохранять фильтрационные свойства для недопущения скапливания паводковых вод и дождевых осадков и образования техногенного озера на дне карьера. При фильтрации атмосферных осадков через мерзлую породную подушку может произойти смерзание кусков породы, что негативно влияет на её подвижность. Для изучения условий льдонакопления в верхних слоях породной подушки построена математическая модель инфильтрации атмосферных осадков в породную подушку с учетом интенсивности осадков, гидрофизических свойств пород и фазовых переходов влаги. Математическая модель численно реализована методами конечных разностей. Установлено, что для хорошо проницаемых пород влага интенсивно фильтруется через талый слой подушки, и достигнув мерзлой зоны замерзает, что приводит к интенсивному льдонакоплению. Зона интенсивного льдонакопления постепенно сдвигается вниз по мере оттаивания мерзлых пород в верхней части подушки за счет теплообмена с теплым атмосферным воздухом. Для слабопроницаемых пород, наоборот, происходит накопление влаги в жидком состоянии, повышение льдосодержания в летний период не наблюдается. Разработанная модель позволит установить закономерности накопления льда в слое предохранитительной подушки с учетом влияния различных гидротермических условий при подземной отработке подкарьерных запасов руды в условиях криолитозоны. For the underground mining of the subarrier stocks of the Udachnaya pipe, it is planned to apply a system of floor forced collapse under a mobile ore pre-pressure pillow. For the entire period of working out the deposit by an underground method, the safety cushion should be in the mobile state year-round, as well as maintain the filtration properties to prevent the accumulation of flood waters and rainfall and the formation of an industrial lake at the bottom of the quarry. At filtration of atmospheric precipitation through the frozen rock pillow, the freezing of pieces of rock can occur, which negatively affects its mobility. To study the conditions of ice accumulation in the upper layers of the rock pillow, a mathematical model of the infiltration of atmospheric precipitation into the rock pillow has been constructed, taking into account the intensity of precipitation, the hydrophysical properties of rocks, and the phase transitions of moisture. The mathematical model is numerically realized by finite difference methods. It is established that for well permeable rocks moisture is intensively filtered through the thawed layer of the cushion, and reaching the frozen zone freezes, which leads to intensive accumulation of ice. The zone of intensive ice accumulation gradually shifts downward as thawing of frozen rocks in the upper part of the pillow due to heat exchange with warm atmospheric air. For weakly permeable rocks, on the contrary, moisture accumulates in the liquid state, an increase in the ice content in the summer is not observed. The developed model will allow to establish the patterns of ice accumulation in the layer of the safety cushion taking into account the influence of various hydrothermal conditions during underground mining of the under-cavity ore reserves in the conditions of the cryolithozone.