Том 336 № 9 (2025)
DOI https://doi.org/10.18799/24131830/2025/9/4844
Исследование изменения качественных характеристик ледовой оболочки грунтоледяных тел в воде
Актуальность. Арктическая зона Российской Федерации и ее шельфовые площади выступают перспективными источниками восполнения и наращивания минерально-сырьевой базы страны. Известные технологии разработки подводных месторождений твердых полезных ископаемых в настоящее время не находят широкого применения при освоении запасов, расположенных в акваториях Арктики. Авторами данной работы предлагается технология добычи, в основе которой лежат: естественное природное явление в виде ледяных тел, образующихся в морях и озерах, расположенных в различных точках Земли; и различие плотностей воды в ее жидком и твердом агрегатных состояниях. Суть технологии состоит в том, что воздух с отрицательной температурой подается в подводный забой, за счет чего создаются благоприятные условия инициации кристаллизации воды вокруг частиц полезного ископаемого, а следовательно, и образования грунтоледяных тел, обладающих отрицательной гидравлической крупностью, транспортирующих данные частицы со дна к водной поверхности. В качестве преимущества перед уже известными технологиями выделяется возможность исключения из процесса транспортировки грунтозаборных устройств, характеризующихся высокими энергетическими затратами, или уменьшение глубины их работы. Цель: исследование изменений качественных характеристик ледяной оболочки грунтоледяного тела в динамике, учитывая влияние температуры окружающей его воды. Полученные результаты будут использованы для научного обоснования параметров и условий применения предлагаемой технологии в северных морях. Методы: методы лабораторного моделирования процессов всплытия грунтоледяных тел при различных температурах морской воды, характерных для северных широт. Для эксперимента использовались образцы грунтоледяных тел различной массы, за изменением их веса наблюдали в ходе всего процесса, чтобы определить влияние температурных условий на динамику изменения их физико-механических свойств. Результаты. На основе экспериментальных данных была разработана математическая модель, описывающая удельную скорость таяния ледяной составляющей грунтоледяных тел. Выводы. Разработанная математическая модель необходима для прогнозирования скорости и продолжительности всплытия грунтоледяных тел при различных температурных условиях акватории, что в свою очередь позволяет расширить понимание об эффективности применения предлагаемой технологии в тех или иных климатических, гидравлических и геологических обстановках. Это дает возможность оценить конкурентоспособность и практичность предлагаемой технологии в конкретных условиях.
Ключевые слова:
грунтоледяное тело, скорость оттайки, добыча полезных ископаемых в Арктике, подводная добыча, арктический шельф, способы подводной добычи, подъемная сила
