Архив статей журнала
Настоящее исследование посвящено инженерно-геокриологической оценке теплового воздействия добычи минерального сырья на деградацию многолетнемерзлых пород в пределах арктической криолитозоны России. Работа сосредоточена на Юньягинском угольном разрезе и прилегающих подземных шахтах Печорского угольного бассейна, включая Воргашорскую, Воркутинскую и Заполярную шахты. Эти объекты размещены в районах с повсеместным распространением многолетнемёрзлых грунтов и подвержены возрастающему антропогенному тепловому воздействию, связанному с открытой и подземной добычей угля. В исследовании рассматривается, каким образом устойчивые тепловые нагрузки от производственной инфраструктуры, отвалов и вентиляционных выбросов способствуют увеличению глубины сезонного протаивания, перераспределению влаги и снижению прочностных характеристик мерзлых грунтов. Особое внимание уделено пространственной неоднородности температурных аномалий и их зависимости от технологических факторов, таких как интенсивность отработки, параметры вентиляции и температура шахтных вод. В работе использован комплексный подход, включающий натурный температурный мониторинг, бурение инженерно-геологических скважин, лабораторные испытания образцов мерзлых грунтов и численное моделирование процессов теплопереноса для оценки степени и темпов деградации многолетнемерзлых пород под тепловым воздействием. Научная новизна исследования заключается в количественной характеристике тепловых полей, формируемых в условиях промышленной эксплуатации месторождений на фоне многолетних многолетнемерзлых пород, а также в установлении пороговых условий, при которых процесс деградации существенно ускоряется. Моделирование и натурные наблюдения показали, что при плотности тепловой нагрузки, превышающей 100 Вт/м², протаивание многолетнемерзлой породы достигает глубины 3-4 метра за пять лет. В зоне влияния угледобычи глубина сезонного протаивания увеличивается вдвое по сравнению с фоновыми участками и достигает 2,8 м. Отдельные очаги полной деградации многолетнемерзлых пород зафиксированы в районах размещения отвалов и сброса шахтных вод, где температура грунта превышала 0 °C, а содержание влаги достигало более 35 %. Полученные результаты подтверждают необходимость внедрения инженерных мер термозащиты - теплоизолированных платформ, пассивных термосифонов и автоматизированных систем мониторинга - для снижения рисков потери устойчивости инфраструктуры и обеспечения экологически безопасного освоения Арктики.
В работе рассматривается малоизученный аспект реализации крупнейшей по масштабам и задачам научно-исследовательской инициативы своего времени - Якутской комплексной экспедиции Академии наук СССР 1925-1930 гг. Целевой установкой исследования является реконструкция истории аккумулирования участниками данной экспедиции сведений, касающихся осмысления феномена многолетнемерзлых пород. На основе материалов, выявленных в архивных и музейных фондах гг. Москвы, Санкт-Петербурга и Якутска, в том числе, впервые вводимых в научный оборот, привлечения опубликованных по итогам работы экспедиции документов, показана история изысканий, проведенных в шахте Шергина в г. Якутске. Представлены наиболее репрезентативные выводы, сделанные исследователями в ходе работы в ряде административных округов Якутской АССР, в первую очередь, в составе отрядов сельскохозяйственной направленности. В методологическом отношении данная статья базируется в основном на применении специально-исторических подходов к научному познанию: принципе историзма, историко-типологическом, историко-сравнительном и историко-генетическом методах. В результате проведенных исследований представлена история аккумулирования участниками Якутской комплексной экспедиции сведений о многолетнемерзлых породах, сделаны выводы о значении выполненных изысканий. В этой связи установлено, что несмотря на отсутствие специализированного геокриологического отряда, неудавшуюся попытку организации планомерного научного изучения феномена «вечной мерзлоты», участники экспедиции получили комплекс важных сведений, характеризующих специфику и масштабы протекания некоторых криогенных процессов. В частности, они свидетельствуют о значительной активности термокарста в пределах земель сельскохозяйственного назначения в первой четверти ХХ в. Значительный интерес представляет также отмеченные участниками Якутской комплексной экспедиции примеры традиционного знания сельского населения Якутии в отношении некоторых особенностей формирования термокарстовых форм рельефа, которые впервые в историографии позволили сделать определенные сопоставления в отношении степени соответствия современным представлениям о криогенных процессах.