До Великой Октябрьской социалистической революции северо-восточные районы России изображались на географических картах огромным белым пятном. Никто не знал, что таят в себе заснеженные горные хребты, необъятная угрюмая тайга и суровая, на первый взгляд, безжизненная тундра.
До 1926 г. имелись лишь самые общие сведения о полезных ископаемых Северо-Востока нашей страны, гидрогеологических условиях их залегания, формах распространения вечной мерзлоты. В 1926–1927 гг. районы реки Колымы изучались геологической экспедицией во главе с академиком С. В. Обручевым. Работа советских разведчиков недр изменила прежнее представление о географии и геологии этого необозримого края.
Геологические экспедиции 1928–1929 гг., возглавляемые выдающимся геологом Ю. А. Билибиным, положили начало планомерному и подробному изучению природных богатств Северо-Востока СССР (Магаданская область, Якутская АССР, районы, расположенные восточнее Лены). На огромной площади — около 3 млн. км2 были открыты крупнейшие месторождения многих полезных ископаемых, в том числе и золота.
Суровый климат и, главное, вечная мерзлота предопределили огромные трудности в освоении природных богатств этого края. В большинстве районов Северо-Востока среднегодовая температура отрицательная: в Магадане, например, она равна —4,1°. Вся территория Северо-Востока, за исключением прибрежной полосы, отличается сухими, холодными, продолжительными (семь-восемь месяцев) зимами и коротким летом. Длительность весны и осени составляет одну — три недели.
Районы, прилегающие к морям, характеризуются морским климатом с более теплыми зимами, частыми и сильными ветрами (скорость ветра, например в районе Чукотского полуострова, достигает 45–50 м/сек), с холодным туманным и сырым летом. Снежный покров распределен неравномерно, что сказывается на промерзании торных пород в осенне-зимние месяцы.
В центральной части Северо-Востока климат резко континентальный. В пределах этой территории расположен Верхояно-Оймяконский полюс холода. Средняя месячная температура января в отдельных пунктах достигает — 50°, а абсолютный минимум —72° (Усть-Нера). Самый теплый месяц года — июль, средняя температура которого составляет +15,3°.
Однако наиболее существенным фактором, влияющим на горные работы, являются не суровые климатические условия, а вечная мерзлота.
Вечной мерзлотой называется слой грунта (почвы, горной породы), находящийся на некоторой глубине от поверхности и имеющий постоянно отрицательную температуру. Зона земной коры, состоящая из мерзлых почв и горных пород, называется мерзлой. Нижняя граница вечной мерзлоты — это поверхность, ограничивающая слой вечной мерзлоты снизу, где температура породы равна нулю. Вертикальное расстояние между верхней и нижней границами вечной мерзлоты составляет ее мощность.
В толще горных пород с постоянно отрицательной температурой имеются трещиноватые, коренные, осадочные и другие виды рыхлых пород, сцементированных льдом. На их разрушение в процессе добычи полезных ископаемых требуется во много раз большее количество энергии, чем при разработке аналогичных пород, находящихся в талом состоянии. При этом оттаивание мерзлых пород в верхнем слое значительно ухудшает горнотехнические условия ведения горных работ. Приходится всемерно поддерживать мерзлое состояние пород, чтобы сохранить их устойчивость и тем самым изолировать горные выработки от доступа поверхностных и грунтовых вод. Периодическое оттаивание пород создает, в частности, большие трудности при разработке золотоносных песков подземным способом в летнее время.
Тепловой режим мерзлых горных пород регулируется в процессе проветривания горных выработок. Подогревая или охлаждая воздух, подаваемый в шахту, а также изменяя скорость вентиляционной струи, можно обеспечить постоянство мерзлого состояния пород и, следовательно, их устойчивость. Таким же способом возможно предупреждать обледенение стволов шахт и горизонтальных выработок.
Практика показывает, что улучшение горнотехнических условий ведения горных работ и повышение их эффективности в вечной мерзлоте зависят от искусства сохранения естественного состояния горных пород при подземном способе разработки месторождений и создания условий для ускоренного оттаивания горных пород при открытом способе.
В одних и тех же горногеологических условиях, при одной и той же системе разработки и аналогичных горных машинах производительность и качественные показатели горных работ в условиях вечной мерзлоты могут быть различны в зависимости от того, насколько успешно осуществляется оттаивание горных пород или поддержание их в мерзлом состоянии.