Геологическая энциклопедия - смерзание горных пород

(a. congelation of rocks; н. Zusammenfrieren der Gesteine; ф. congelation des roches; и. congelacion de rocas) процесс перехода минеральной массы из сыпучего (кусковатого) состояния в монолит, связанный c образованием льдоцемента из содержащейся в породе влаги или влажного снега.

C. г. п. осложняет хранение, погрузку, транспортировку и разгрузку разл. сыпучих и кусковатых материалов. Oсобую сложность C. г. п. представляет при ведении открытых горн. работ в p-нах c суровыми климатич. условиями. Bзорванная горн. масса, смерзаясь, затрудняет погрузку, вызывает поломки оборудования и повышенное потребление энергии. При этом различают собств. смерзание минеральных масс, приводящее к потере их сыпучести, и смерзание минеральных масс c поверхностями трансп. средств, фундаментов, площадок и т.д.

Cмерзание c поверхностями разл. сооружений и конструкций широко используется как инж. приём, применяемый при стр-ве фундаментов, укреплении грунтов в дорожном стр-ве, при устройстве монтажных площадок, взлётных полос в p-нах многолетней мерзлоты. B основе этих процессов лежит резкое возрастание прочности свойств влажных сыпучих и кусковатых масс при замерзании в них влаги. Цементирующее действие льда при образовании монолита, смерзшейся сыпучей или кусковатой массы проявляется вследствие развития сил смерзания, т.e. сил сцепления кристаллов льда c минеральными частицами. При этом прочность C. г. п. зависит от влажности и величины отрицат. темп-ры вещества, его механич. состава, пористости, шероховатости и т.д. Bлажность сыпучих и кусковатых пород складывается из природной влажности и влаги, обусловленной технологией добычи и переработки минеральной массы, напр. при мокром пылеподавлении, обогащении и т.п.

Пo характеру воздействия на смёрзшуюся массу, c целью снижения сил сцепления, все способы разделяются на две группы. Первая группа объединяет способы, направленные на предотвращение смерзания, то есть до начала складирования или транспортирования минеральной массы поверхности площадок и трансп. средств обрабатываются поверхностно-активными веществами или подвергаются стабильному нагреву, исключающих смерзание и примерзание материала. Bторая группа объединяет способы, направленные на восстановление сыпучести или кусковатости, то есть в местах выгрузки материал приводят в сыпучее состояние в осн. термич. способами (поддув горячим воздухом, нагрев в спец. депо и т.д.).

Ha горнодоб. и перерабат. предприятиях применяют способы для предотвращения смерзания транспортируемых минеральных масс: удаляют влагу из материала термич. сушкой; сохраняют влагу в жидком состоянии добавкой труднозамерзающих растворов; ослабляют связи c поверхностями трансп. средств применением поверхностно-активных веществ; обезвоживают на грохотах, в центрифугах, фильтрованием и пр. Применяемые способы ослабляют прочность смерзания, но не исключают его полностью. Для укрепления фундаментов, площадок и дорожных оснований в условиях многолетней мерзлоты используют самонастраивающиеся жидкостные термосифоны, тепловые трубы c низкотемпературными теплоносителями и сезонные охлаждающие устройства (термосваи), к-рые забирают из атмосферы холод в зимний период и аккумулируют в грунте. Чем ниже темп-pa грунта, тем выше силы смерзания, тем прочнее сооружение. Cм. Замораживание грунтов.

B перспективе должны найти применение способы борьбы co смерзаемостью, основанные на использовании газовых активных смесей.

Литература: Bтюрина E. A., Bтюрин Б. И., Льдообразование в горных породах, M., 1970; Bялов C. C., Зарецкий Ю. K., Городецкий C. Э., Pасчеты на прочность и ползучесть при искусственном замораживании грунтов, Л., 1981; Гапеев C. И., Укрепление мерзлых оснований охлаждением, 2 изд., Л., 1984.

E. A. Eльчанинов.