Способ подготовки мерзлых грунтов к выемке

 

Сущность изобретения, согласно способа подготовки мерзлых грунтов к выемке в грунтовом массиве по заданной сетке бурят скважины, в которые погружают пойнты При этом при бурении каждой скважины на ее забой воздействуют потоком высокотемпературной парогазовой смеси. Из отраженного парогазового потока отделяют буровой шлам и очищенную от бурового шлама парогазовую смесь направляют в магистрали для подачи теплоносителя к пойнтам. Причем подачу парогазовой смеси к каждому пойнту для термического воздействия нэ грунтовый массив осуществляют многократно.

(kk ) ОПИСАНИЕ БЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 4899330/03 (22) 03.01 91 (46) 30.10.93 Бюл. Йа 39-40 (71) Институт горного дела Дальневосточного отделения Российской Академии Наук (72) Борзенков ЛА„ Мирошников В.И„Павлова НА;

Шевкун ЕБ. (73) Институт горного дела Дальневосточного отделения Российской Академии Наук (54) СПОСОБ ПОДГОТОВКИ МЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ К ВЫЕМКЕ (57) Сущность изобретения: соггасно способа лод(и) RU (1ц 2002ООЗ С1 (5Ц5 E02FS ЗО Е2137 14 готовки мерзлых грунтов к выемке в грунтовом массиве по заданной сетке бурят скважины, в которые погружают пойнты При этом при бурении каждой скважины на ее забой воздействуют потоком высокотемпературной парогазовой смеси. Из отраженного парогазового потока отделяют буровой шлам и очищенную от бурового шлама парогазовую смесь направляют в магистрали дпя подачи теплоносителя к лойнтам. Причем подачу парогазовой смеси к каждому пойнту для термического воздействия на грунтовый массив осуществляют многократно.

2002003

Изобретение относится к технологии открытой разработки вечномерзлых пород и может быть использовано в горнодобывающей промышленности, энергетическом и транспортном строительстве Apvi оттаивании мерзлого грунта.

Известен способ подготовки мерзлых пород к выемке с помощью реактивных термоинструментов. Для этого в массиве термобуртами проходятся шпуры по определенной сетке, чем массив мерзлых пород а существенной степени ослабляется, после чего производится em разработка добычным оборудованием. Как вариант данного способа, возможно термическое ослабление массива путем создания термобуровым инструментом щелевидных прорезей в породе. Недостатками известного способа являются высокая энергоемкость и низкая эффективность оттаивания, обусловленные недостаточно длительным тепловым воздействием на породу. Вследствие черезвычайно низкой теплопроаодности мерзлых горных пород и большого поглощения тепла при фазовом переходе лед-вода для подго. товки достаточно большого объема йород необходим длительный период, намного превышающий время бурения шпура или щели, Наиболее близким техническим решением является способ подготовки. мерзлых пород к выемке путем их оттаивания, включающий последовательное погружение в грунтовый массив паровых игл (пойнты) и подачу к пойнтам теплоносителя для термического воздействия на грунтовый массив.

В качеств теплоносителя используют пар, поставляемый специальным источником, подача пара происходит под давлением

0,06-0,07 МПа через отверстия наконечников пойнтоа, расход пара при этом составляет 50-160 кг/см .

Недостатками данного способа являются высокая энергоемкость процесса оттаивания И недостаточная его эффективность, обусловленные необходимостью использования специального источника тепла.

Вследствие этого парооттаивание является наиболее дорогим из практически используемых способов искусственного оттаивания, а необходимость монтажа, последующего обслуживания и демонтажа паровых котлов существенно снижает производительность и увеличивает трудоемкость работ по парооттаиза нию.

Целью изобретения является повышение эффективности оттаивания грунта при одновременном снижении энергоемкости процесса подготовки массива к выемке, Поставленная цель достигается тем, что в известном способе, согласно которому в грунтовый массив погружают пойнты, монтируют магис1 рали для подачи теплоносителя к пойнтам и осуществляют подачу теплоносителя к пойнтам для термического воздействия на грунтовый массив, перед погружением пойнтоа в грунтовом массиве по заданной сетке бурят скважины для разме® щения пойнтов, при этом при бурении каждой скважины на ее забой воздействуют потоком высокотемпературной парогазовой смеси, а из отраженного парогазоаого потока отделяют буровой шлам и очищен15 ную от бурового шлама парогазовую смесь направляют а магистрали для подачи теплоносителя к пойнтам; причем подачу парогазовой смеси к каждому нойнту для термиче»а грунтовый

20 массив осуществляют многократно.

Сопоставительный анализ заявляемого технического решения с прототипом показал, что заявляемый способ подготовки мерзлых пород и грунтов к выемке отличается 5 от известного тем, что перед погружением пойнтов а грунтовом массиве по заданной сетке бурят скважины для размещения пойнтов, при этом бурении каждой скважины на еа забой воздействуют потоком высокотемпературной парогазовой смеси, а из отраженного парогазааого по ока отделяют буровой шлам и очищенную от бурового шлама парогазоаую смесь направляют а магистрали для подачи теплоносителя к пойн35 там, причем подачу парогазовой смеси к каждому пойнту для термического воздействия на грунтовый кассио осуществляют многократно.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом, Предназначенный к тепловой обработке участок готовят путем планирования поверхности. Размечают необходимую сетку скважин (обычно размер сетки составляет 3

45 м с небольшим отклонением до 0,5 м - в строну увеличения или уменьшения) и приступают к бурению первой скважины. Выбрасываемая из первой скважины парогазовая смесь попадает в пылегазоот50 вод, в котором весь буровой шлам осаждается под пылеприемным зонтом и а вытяжных трубах, а которой для этих целей установлены уголкоаые отражатели и другие аналогичные по назначению устройства, 55 Очищенная от бурового шлама парогазовая смесь используется, например, для проверки целостности магистрали, После окончания бурения первой скважины на необходимую глубину станок переезжает к следующему месту и а процессе подготовки

2002003

Составитель Д.Боруенков техред М.Моргентал . Корректор M.Êóëü

Редактор С.Кулакова

Заказ 3159

Тираж Подписное

НПО"Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", t Ужгород, ул.Гагарина, 101 станка к бурению(центрирование, горизонтирование, запуск горелки) монтируют и укладывают паропроводы, устанавливают иглу в уже пробуренную скважину и начинают.бурение. Выходящая из скважины и очищенная от бурового шлама парогазовая смесь направляется по газопроводу в иглу соседней скважины и. проходя через выпускные отверстия в игле„нагревает и способствует оттаиванию примыкающего к стенкам скважины массива горных пород.

В последующем, помере пробуривания новых скважин, длина трубопроводов и количество подключенных игл будут увеличиваться, возникающие время от времени перерывы е подаче пара не должны отрицательно сказываться на производительности и качестве процесса оттаивания ввиду существования определенного термостатического эффекта, который поддерживает объем породы вблизи скважин с установленными пойнтами в режиме распространения тепла по мерзлой породе от уже нагретых участков.

Реализация указанной технологии в сравнении с известным способом парооттаивания позволяет существенно повысить эффективность оттаивания за счет сниже- . ния энергоемкости процесса отогревания горных пород, сокращения затрат на оттаивание, повышения прсизводителыасти зтого процесса и уменьшения трудозатрат.

Появляется возможность установки пароФормула изобретения

СПОСОБ ПОДГОТОВКИ МЕРЗЛЫХ

ГРУНТОВ К ВЫЕМКЕ, согласно которому в грунтовый массив погружают пойнты, монтируют магистрали для подачи теплоносителя к пойнтам и осуществляют подачу теплоносителя к пойнтам для термического воздействия на грунтовый массив, отличающийся тем, что, с целью повышения. эффективности процесса оттаивания грунта при одновременном снижении энергоемкости. процесса подготовки массива к выемке, перед погружением пойнтов в вых игл в случае, например. большого содержания валунистных и скалистых включений в массиве пород, подлежащем . оттаиванию, что не представляется возмож5 ным s известных способах, поскольку постепенная осадка пойнтов в эти; случаях будет малопродуктивна, а предварительное byрение вибро- и ударновращательными станками в данных породах существенно

10 затруднено. А следовательно возможно

aMecm набора агрегатов буровой станок + паровой котел обеспечить оттаивание одним устройством. Утилизируется ранее бесцельио теряемое тепло, уносимое с

15 отработанной газовой струей. Расширяется область применения парооттаивания.

Предварительные расчеты показывают, что в сравнении с базовым объектом — обычным парооттаиванием с использованием от20 дельных буровых станков и паровых котлов при снижении энергозатрат на 50-60, себестоимости на 40-50 и капиталоемкости на 20-ЗОЯ экономический эффект от внедрения изобретения составит не менее

25 0,5 рубlм что при объеме подготовки мерзлых, пород 180 тыс. м в год выразится суммой 55,5 тыс.руб.

А (56) Дмитриев АЛ и Гончаров С.А. Термическое и комбинированное разрушение горных пород, М.: Недра, 1978, с. 147-177, Чеченков М.C. Разработка прочных грунтов. Л,; Стройиздат, 1987, с, 54-57. грунтовом массиве па заданной сетке бурят скважины для размещения пойнтов. при этом при бурении ка>хдой скважины на ее забой воздействуют потоком высокотемпературной парогазовой смеси, а из отраженного парогазового потока отделяют буровой шлам и очищенную от бурового шлама парагазовую смесь направляют в магистрали для подачи теплоносителя к пойнтам, причем подачу парогазовой смеси к каждому пойнту для термического воздействия на грунтовый массив осуществляют многократно.