Способ искусственного замораживания горных пород

Способ искусственного замораживания горных пород

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскиз

Социапистичвсник

Рвснублнн и962622

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (22)Заявлено 04.01 81 (21) 3260792/22-03 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 30. Og. 82.Бюллетень М 36

Дата опубликования описания 30.0$.82 (51)M. Кл.

E 21 0 1/12 фюаударстеипвй коннтет

СССР юе делам «забретевий н вткрмтвй (53) УДК 652.252 (088. 8) 1

С.А. Съедин, В.ф. Мозговой, А.Г. Андросов и А.Р. Топоркоа

Всесоюзный научно-исследовательский и проект (оконструкторский институт по осушению месторо денийполезных ископаемых, специальным горным работая. --:.. рудничной геологии и маркшейдерскому делу (72) Авторы изобретения (7l) Заявитель (54) СПОСОБ ИСКУССТВЕННОГО ЗАМОРАЖИВАНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД

Изобретение относится к строительству шахт с применением искусственно. го замораживания пород и может быть использовано при последовательном замораживании пород вокруг горизонталь-.. ных выработок и проходке двух и более 5 рядом расйоложенных вертикальных стволов шахт при ступенчатом замораживании пород в сложных гидрогеологических условиях.

t0

Известен способ замораживания по, род при проходке стволов и других- горных выработок, включающий бурение скважин и подачу в них хладоносителя (11..

Недостаток этого способа заключается в том, что при замораживании пород на большие глубины требуется боль» шое количество воды, охлаждающей ам- о миак в конденсаторе. Причем охлаждающая вода в конденсаторе существенно нагревается, что приводит к снижению хладопооизводительности станции и

2 увеличению сроков замораживания пород..

Наиболее близким к предлагаемому

Ilo технической сущности и достигаемому результату является способ искус ственного замораживания горных пород, включающий последовательную по . дачу хладоносителя в замораживающие колонки, установленные в зоне замораживаемых пород,и охлаждение хладоносителя циркуляцией охлаждающей жидкости в конденсаторе (2).

Недостаток этого способа состоит в том, что при замораживании пород на большие глубины (300-600 м), когда естественная температура пород достигает +20 - +25oC особенно в летний период, охлаждающая в конденсаторе хладагент (аммиак) жидкость (вода) нагревается до +30 — +35 С.

В результэте этого хладопроизводительность станции уменьшается на 30-403, температура хладоносителя в испари3 962622 теле повышается. Это приводит к значительным знергоэатратам.

Цель изобретения - снижение энергозатрат.

Поставленная цель достигается согласно способу, включающему подачу хладоносителя в замораживающие колонки, установленные в зоне замораживаемых пород, и охлаждение хладоносителя циркуляцией охлаждающей жидкости о в конденсаторе, при котором перед подачей кладоноситель дополнительно охлаждают в колонках, установленных в ранее замороженной породе, затем при подаче хладоносителя в колонки, установленные в замораживаемой породе, одновременно подают охлаждающую жидкость из конденсатора в колонки, установленные в ранее замороженной породе. 2О

На фиг. 1 изображена принципиальная схема реализации предлагаемого способа; на фиг. 2 - схема работ в . случае проходки двух рядом расположенных стволов;.на фиг. 3 - схема осуществления способа при проходке горизонтальной выработки, вид s плане; на фиг. 4 - разрез A-А на фиг. 3 на фиг. 5 — ступенчатое замораживание при проходке ствола. .Схема осуществления предлагаемого способа включает замораживающие колонки 1 и 2, состоящие иэ замораживающих 3 и 4 и питающих 5 и 6 труб, испаритель 7, компрессор 8, маслоотделитель 9, конденсатрр 10, регулирующий вентиль ll, насос 12 для подачи хладоносителя 13 в замораживающую колонку 1, насос 14 для подачи охлаждающей жидкости 15 а конденсатор 10, 40 емкость 16 с хладоносителем 13 и емкость 17 с охлаждающей хладагент жидкостью 15. Выход 18 насоса 12 и вход

19 питающей трубы 5 замораживающей колонки 1, расположенной в замораживаемом участке 20, через вентили 2123 соединены с выходом 24 насосса 14 для подачи охлаждающей хладагент жид-. кости 15 в конденсатор 10 и с входом

25 питающей: трубы 6 замораживающей колонки 2, расположенной в ранее замо- роженном участке 26, а выход 27 колон ки 2 через вентиль 28 соединен с входом 29 конденсатора 10 и через вентиль 30 с входом 19 питающей трубы 5 колонки 1, расположенной в замораживаемой зоне 20.

Способ осуществляют следующим образом.

Перед подачей хладоносителя 13 в колонку 1 его подают насосом 12 через вентиль 22 на вход 25 питающей трубы 6 колонки 2. Пройдя по колонке

2 хладоноситель 13 охлаждается от +20

+24 до 0- +20 С за счет отбора холода из замороженных пород 26. После этого с выхода 27 колонки 2 через вентиль 30 хладоноситель !3 поступает на вход 19 питающей трубы 5 колонки

1. Пройдя по колонке 1, хладоноситель 13 отбирает тепло от талых пород 20. С выхода 3! колонки l нагретый хладоноситель 13 через вентиль

32 и испаритель 7 насосом 12 снова подается а .колонку 2. После предварительного охлаждения талых пород 20 подачу хладоносителя 13 в колонки 2 прекращают и его циркуляцию осуществляют по обычному замкнутому циклу, т. е. после его охлаждения в испарителе 7 насосом 12 нагнетают через вентиль 21 а колонку 1, а из колонки

1 через вентиль 32 подают снова в испаритель 7 для его охлаждения. В этом случае одновременно с подачей хладоно" сителя 13 в колонку 1 охлаждающую в конденсаторе 10 аммиак жидкость (воду или рассол ) насосом 14 через вентиль

23 подают на вход 25 питающей трубы

6 колонки 2. Пройдя колонку 2, с выхода 27 охлажденная жидкость 15 подается через вентиль 28 в конденсатор

10 для охлаждения- аммиака, который циркулирует по замкнутому циклу от конденсатора 10 через регулирующий вентиль 11, испаритель 7, компрессор

8, маслоотделитель 9 и конденсатор 10.

При сооружении протяженных горных выработок замораживание пород осуществляют последовательно ступенями или зонами. Кроме того, при освоении месторождений полезных ископаемых, залегающих на больших глубинах, на одной площадке проходят последовательно два ствола с .применением ступенчатого замораживания, пород, т. е. вначале замораживают породы ступени, а затем ll.

В случае, когда предлагаемым способом проходят два рядом расположенных вертикальных ствола 33 и 34, одновременно с подачей хладоносителя а колонки 1, расположенные в зоне талых пород 20, где намечается проходить вертикальный ствол 34, подают из конденсатора нагретую жидкость в колонки 2, расположенные в зоне замороженных пород 26 пройденного верти962622 формула изобретения

5 кального ствола 33, закрепленного постоянной крепыш 35.

В случае, когда предлагаемым способом проходят протяженные горизонтальные горные выработки, одновременно с подачей хладоносителя в колонки la. расположенные впереди забоя 36 ствола в зоне поддержания ледопородного: ограждения 37 в замороженном состоянии,. подают нагретую жидкость из кон"10 денсатора в колонки 2а, расположенные на пройденном участке 38 ствола, закрепленного постоянной крепыш 35, а также в колонки 25, расположенные . в забое 36 по трассе выемки. пород 39.1

В случае, копда.вертикальный ствол проходят ступенчатым замораживанием, одновременно с подачей хладоносителя в колонки 1, расположенные в зоне поддержания ледопородного ограждения N в замороженном состоянии (11 ступень), подают нагретую охлаждающую хладагент жидкость из конденсатора в колонки 2с1 в пределах I ступени замораживания,,т. е. обеспечивается циркуляция на 25 пройденном участке 40 ствола, закрепленного постоянной крепыш 35, а также эта жидкость подается в колонки

25, расположенные на трассе выемки пород. 39

Предлагаемый способ позволит перед замораживанием предварительно понизить температуру талых пород в зоне, ограниченной проектными размерами ледопородного ограждения, от

+20-- +24 до Π— +2 С за счет использования холода, сосредоточенного в ранее созданном ледопородном ограждении вокруг ствола на пройденном и закрепленном постоянной крепыш участке.

При его использовании нагретая в конденсаторе жидкость до +36 С за счет отбора тепла при конденсации аммиака охлаждается в колонках до +2 — +8 С за счет холода замороженных пород.

Понижение температуры охлаждающей аммиак жидкости повышает хладопроизводительность аммиака в холодильной установке.

Все это позволяет значительно снизить энергозатраты.

Способ искусственного замораживания горных пород, включающий подачу хладоносителя в замораживающие колонки, установленные в зоне замораживаемых пород, и охлаждение хладоносителя циркуляцией охлаждающей жидкости в конденсаторе, о т л и ч а ю— шийся, тем, что, с целью снижения энергозатрат, перед подачей хладоноситель дополнительно охлаждают в колонках, установленных в ранее замороженной породе, затем при подаче хладоносителя в колонки, установленные в замораживаемой породе, одновременно подают осаждающую жидкость из конденсатора в колонки, установленные в ранее замороженной породе.

Источники информации, принятые so внимание. при экспертизе

Покровский Н. И. Сооружение и реконструкция горных выработок.

И., Госгортехиздат, 1963, ч. III, с. 102-108.

2. Трупак Н. Г. Замораживание горных пород при проходке стволов.

И., Углетехиздат, 1954, с. 341-31 3 (прототип).

9б2622

Составитель Л. Черепенкина

Редактор A. Лежнина Техред С.Мигунова, Корректор H. Король.

Тираж 623 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 747l/53

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4