Институт горного дела Севера им. Н. В. Черского СО РАН, Якутск, РФ

Захаров Е. В., старший научный сотрудник, канд. техн. наук, zaharoff@igds.ysn.ru

Приведены экспериментальные данные о воздействии влажности на удельную энергоемкость дробления доломита трубки «Интернациональная» ПАО АК «АЛРОСА». Выполнена оценка влияния насыщения доломита дистиллированной водой и 5-процентным раствором соли (NaCl) на энергоемкость его дробления в температурном диапазоне от +20 до –30 °С. Экспериментально установлено, что при положительных температурах удельная энергоемкость дробления водо- и соленасыщенных образцов доломита на 30–40 % ниже, чем в воздушно-сухом состоянии. В зоне отрицательных температур энергоемкость дробления водонасыщенных образцов начинает резко возрастать и при температуре –30 °С более чем в два раза превышает энергоемкость дробления воздушно-сухих образцов. При температуре –5 °С у соленасыщенных образцов доломита имеется локальный минимум энергозатрат, установленный ранее для других горных пород. Полученные данные говорят о значительном влиянии влажности и состава среды на удельную энергоемкость дробления образцов доломита трубки «Интернациональная».

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 в рамках реализации мероприятий по гранту № 13.ЦКП.21.0016.

1. Алексеева Л. П. Геохимия подземных льдов, соленых вод и рассолов Западной Якутии: дис. … д-ра геол.-минерал. наук. Томск, ТПУ, 2016. 233 с.
2. Основы геокриологии (мерзлотоведения). Ч. I. Общая геокриология / Под ред. П. Ф. Швецова. М: Изд-во АН СССР, 1959. 460 с.
3. Фотиев С. М. Закономерности развития криогенных толщ на территории СССР и их влияние на формирование подземных вод в различных геоструктурных условиях: дис. ... д-ра геол.-минерал. наук. М., 1978. 447 с.
4. Вотяков И. Н. Физико-механические свойства мерзлых и оттаивающих грунтов Якутии. Новосибирск: Наука, 1975. 238 с.

5. Федулов А. И., Иванов Р. А. Энергоемкость разрушения мерзлых грунтов навесными ударными устройствами // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 1997. № 3. С. 55–59.
6. Потемкин С. В. Разупрочнение мерзлых и сцементированных пород россыпных месторождений. М.: МГГА, 1995. 120 с.
7. Цытович Н. А. Механика мерзлых грунтов (общая и прикладная). М.: Высшая школа, 1973. 448 с.
8. Захаров Е. В. Влияние отрицательных температур на дробление горных пород различных месторождений Якутии // Обогащение руд. 2021. № 4. С. 3–9.
9. Захаров Е. В. Влияние знакопеременных температурных воздействий на энергоемкость процесса дробления горных пород: дис. ... канд. техн. наук. Якутск, ИГДС СО РАН, 2012. 120 с.
10. Wang C., Li S., Zhang T., You Z. Experimental study on mechanical characteristics and fracture patterns of unfrozen/freezing saturated coal and sandstone // Materials. 2019. Vol. 12, Iss. 6. DOI: 10.3390/ma12060992
11. Inada Y., Kinoshita N. A few remarks on storage of low temperature materials in rock caverns // ISRM 2003 – Technology roadmap for rock mechanics. September 8–12, 2003. Sandton, South Africa. P. 565–568.
12. Davarpanah S. M., Török Á., Vásárhelyi B. Review on the mechanical properties of frozen rocks // Rudarskogeološko-naftni zbornik. 2022. Vol. 37, No. 3. P. 83–96.
13. Розенбаум М. А. Влияние отрицательной температуры на прочность скальных горных пород // Колыма. 1981. № 11. С. 4–8.
14. Zhou Z., Cai X., Cao W., Li X., Xiong C. Influence of water content on mechanical properties of rock in both saturation and drying processes // Rock Mechanics and Rock Engineering. 2016. Vol. 49. P. 3009–3025.
15. Ming F., Zhang S., Niu F., Zhou Z. A study on crack damage stress and the damage constitutive model of frozen sandstone // Bulletin of Engineering Geology and the Environment. 2021. Vol. 80. P. 6955–6970.
16. Zhou Z., Yude E., Cai X., Zhang J. Coupled effects of water and low temperature on quasistatic and dynamic mechanical behavior of sandstone // Geofluids. 2021. Vol. 10. DOI: 10.1155/2021/9926063

17. Li M., Yu H., Zhang J. et al. Study on dynamic mechanical response characteristics and fracture energy dissipation mechanism of sandstones with different saturations under realtime low temperature // Geomechanics and Geophysics for Geo-Energy and Geo-Resources. 2023. Vol. 9. DOI: 10.1007/s40948-023-00622-3
18. Сукнев С. В. Влияние температуры и степени водонасыщения на изменение упругих свойств скальных пород при переходе из талого в мерзлое состояние // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2019. № 2. С. 14–22.
19. Wang Y., Li C. H., Han J. Q. On the effect of stress amplitude on fracture and energy evolution of pre-flawed granite under uniaxial increasing-amplitude fatigue loads // Engineering Fracture Mechanics. 2020. Vol. 240, Iss. 2. DOI: 10.1016/j.engfracmech.2020.107366
20. Zhou Z., Cai X., Ma D. et al. Water saturation effects on dynamic fracture behavior of sandstone // International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 2019. Vol. 114. P. 46–61.
21. Cai X., Zhou Z., Zang H., Song Z. Water saturation effects on dynamic behavior and microstructure damage of sandstone: Phenomena and mechanisms // Engineering Geology. 2020. Vol. 276. DOI: 10.1016/j.enggeo.2020.105760
22. Коноваленко В. Я. Справочник физико-механических свойств горных пород алмазных месторождений Якутии. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2012. 276 с.
23. Янченко Г. А. Показатели содержания льда и незамерзшей воды в мерзлых горных породах и грунтах // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2015. № 11. С. 93–101.
24. Чувилин Е. М., Соколова Н. С., Буханов Б. А. и др. Применение водно-потенциометрического метода для определения содержания незамерзшей воды в мерзлых грунтах различного состава // Криосфера Земли. 2020. T. XXIV, № 5. С. 16–28.
25. Кузьмин Г. П., Слепцова Ю. Г. Определение количества незамерзшей воды в мерзлых грунтах по деформации образца // Вестник Забайкальского государственного университета. 2019. T. 25. C. 4–9.
26. Чеверев В. Г. Природа криогенных свойств грунтов. М.: Научный мир, 2004. 234 с.