Регулирование теплового режима прибортового породного массива карьера криолитозоны с помощью гидро- и теплоизоляции Regulation of thermal regime of permafrost quarry side rocks with hydro and thermal insulation

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.