Обеспечение водозащиты кимберлитовых рудников криолитозоны возведением подземных ледопородных барьеров

В.В. Киселев, Ю.А. Хохолов , А.С. Курилко, Д.В. Хосоев
Институт горного дела Севера им. Н.В. Черского Сибирского отделения Российской академии наук, г. Якутск, Российская Федерация
Russian Mining Industry №4S / 2025 p. 94-98

Резюме: В статье изложены материалы исследований, направленные на решение вопросов водозащиты алмазодобывающих рудников криолитозоны с большим водопритоком подземных вод. На основе проведенного анализа существующих способов водозащиты предложен и запатентован оригинальный способ опережающего возведения подземного криогенного ледопородного барьера вокруг алмазосодержащей трубки, основанного на использовании искусственно вырабатываемого холода. Приведено описание технологической схемы реализации способа на практике. Изложены материалы численных экспериментов, проведенных на специально разработанной трехмерной математической модели, и результаты расчетов по разработанной компьютерной программе температурного режима возводимого барьера при различных скоростях фильтрации подземных вод, представленные в графической форме. Отмечается, что численная реализация математической модели позволяет выбрать оптимальные энергосберегающие режимы работы замораживающей системы, обеспечивающие высокую скорость возведения кольцеобразного ледопородного водозащитного барьера вокруг алмазных трубок. Подчеркивается техническая возможность и экономическая эффективность реализации способа, способствующего снижению трудовых и финансовых затрат, обеспечению безопасных условий труда горнорабочих и эксплуатации горной техники.

Ключевые слова: алмазосодержащее месторождение, алмазосодержащая трубка, законсервированный карьер, рудник, водопритоки, ледопородные сооружения, криолитозона

Благодарности: Работа выполнена в рамках государственного задания Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (тема №0297-2021-0021, ЕГИСУ НИОКТР №122011800083-0) с использованием оборудования ЦКП ФИЦ ЯНЦ СО РАН.

Для цитирования: Киселев В.В., Хохолов Ю.А., Курилко А.С., Хосоев Д.В. Обеспечение водозащиты кимберлитовых рудников криолитозоны возведением подземных ледопородных барьеров. Горная промышленность. 2025;(4S):94–98. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2025-4S-94-98

Информация о статье

Поступила в редакцию: 25.06.2025

Поступила после рецензирования: 13.08.2025

Принята к публикации: 22.08.2025

Информация об авторах

Киселев Валерий Васильевич – кандидат технических наук, старший научный сотрудник лаборатории горной теплофизики, Институт горного дела Севера им. Н.В. Черского Сибирского отделения Российской академии наук, г. Якутск, Российская Федерация

Хохолов Юрий Аркадьевич – доктор технических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории горной теплофизики, Институт горного дела Севера им. Н.В. Черского Сибирского отделения Российской академии наук, г. Якутск, Российская Федерация; https://orcid.org/0000-0002-9510-3808; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Курилко Александр Сардокович – доктор технических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории горной теплофизики, Институт горного дела Севера им. Н.В. Черского Сибирского отделения Российской академии наук, г. Якутск, Российская Федерация; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Хосоев Доржо Владимирович – младший научный сотрудник лаборатории горной теплофизики, Институт горного дела Севера им. Н.В. Черского Сибирского отделения Российской академии наук, г. Якутск, Российская Федерация

Список литературы

1. Архипов А.Г. Последний путь подземного рудника «Мир»: Исследование причин катастрофы 4 августа 2017 г. СПб.: Политехника; 2019. 264 с.

2. Combefort H. Injection des sols. Vol. 1: Principes et methods. Paris: Edition Eyrolles; 1964. 393 p.

3. Заровняев Б.Н., Шубин Г.В., Васильев И.В., Курилко А.С., Каймонов М.В. Специфика комбинированной доработки глубоких алмазных трубок в условиях криолитозоны. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2012;(S7):189–195.Zarovnyaev B.N., Shubin G.V., Vasiliev I.V., Kurilko A.S., Kaymonov M.V. Specific features of the combined cleaning-up of deep diamond pipes in conditions of the cryolithic zone. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2012;(S7):189–195. (In Russ.)

4. Андреев М.Н., Богуславский Э.И. Технология разработки подкарьерных запасов кимберлитовых трубок в сложных гидрогеологических условиях. Записки Горного института. 2011;190:138–142. Режим доступа: https://pmi.spmi.ru/pmi/article/view/6439 (дата обращения: 22.05.2025).Andreev M.N., Boguslavskii E.I. Technology of kimberlitic tubes underquarry deposits mining in complex hydro-geological conditions. Journal of Mining Institute. 2011;190:138–142. (In Russ.) Available at: https://pmi.spmi.ru/pmi/article/view/6439 (accessed: 22.05.2025).

5. Дроздов А.В., Иост Н.А., Лобанов В.В. Криогидрогеология алмазных месторождений Западной Якутии. Иркутск : Изд-во ИрГТУ; 2008. 507 с.

6. Дроздов А.В., Крамсков Н.П., Гензель Г.Н. Особенности гидрогеомеханического мониторинга под водными объектами на алмазных месторождениях Западной Якутии. Вестник Иркутского государственного технического университета. 2011;(1):72–79.Drozdov A.V., Kramskov N.P., Genzel G.N. Features of hydrogeomechanical monitoring under water bodies at diamond deposits of Western Yakutia. Proceedings of Irkutsk State Technical University. 2011;(1):72–79. (In Russ.)

7. Хохолов Ю.А., Романова Е.К., Хосоев Д.В., Киселев В.В. Способ опережающего возведения подземных ледопородных барьеров для защиты кимберлитовых рудников криолитозоны от высоконапорных водопритоков. Патент РФ RU2827249C1. Опубл.: 23.09.2024.

8. Chen Z., Guo X., Shao L., Wang X., Li S. Calorimetry of a multicomponent system for the analysis of frozen soil specific heat test considering the effect of latent heat. Eurasian Soil Science. 2020;53:207–214. https://doi.org/10.1134/S1064229320020039

9. Zhang W., Lei H., Wang L., Bo Y., Zhan C. Investigation and prediction on the freezing point of the clay under different salinity conditions. Bulletin of Engineering Geology and the Environment. 2024;83(8):341. https://doi.org/10.1007/s10064-024-03832-5

10. Zhou Y., Huang H., Liu M., Li M., Suo X. Frost heave model and frost heaving force analysis of permafrost tunnel based on segregated ice. Tunnelling and Underground Space Technology. 2024;47:105715. https://doi.org/10.1016/j.tust.2024.105715

11. Zhelnin M., Kostina A., Prokhorov A., Plekhov O., Semin M., Levin L. Coupled thermo-hydro-mechanical modeling of frost heave and water migration during artificial freezing of soils for mineshaft sinking. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. 2022;14(2):537–559. https://doi.org/10.1016/j.jrmge.2021.07.015

12. Xiao Z., Li K., Duan J., Zhang S. Study on the multi-field-coupling model of saline frozen soil considering ice and salt crystallization. Computers and Geotechnics. 2024;169:106209. https://doi.org/10.1016/j.compgeo.2024.106209

13. Самарский А.А., Моисеенко Б.Д. Экономичная схема сквозного счета для многомерной задачи Стефана. Журнал вычислительной математики и математической физики. 1965;5(5):816–827.Samarskii A.A., Moiseyenko B.D. An economic continuous calculation scheme for the Stefan multidimensional problem. USSR Computational Mathematics and Mathematical Physics. 1965;5(5):43–58. https://doi.org/10.1016/0041-5553(65)90004-2

14. Пермяков П.П., Аммосов А.П. Математическое моделирование техногенного загрязнения в криолитозоне. Новосибирск: Наука; 2003. 223 с.

15. Anderson D.M., Morgenstern N.R. Physics, chemistry and mechanics of frozen Ground: A review. In: Permafrost: North American Contribution. Washington, DC: The National Academies Press; 1973, pp. 257–288. https://doi.org/10.17226/20223