Способ подготовки мерзлых грунтов к выемке

ЗО митет Российской Федерации патентам и товарным знакам(71) Институт горного дела Дальневосточногоотделения Российской Академии Наук(72) Борзенков ЛА Мирошников В.ИПавлова НА;Шевкун ЕБ.(73) Институт горного дела Дальневосточного отделения Российской Академии Наук(54) СПОСОб ПОДГОТОВКИ МЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ К ВЫЕМКЕ(57) Сущность изобретения. согласно способа под(и) ИГ (1 ц 2002 ООЗ С (5 Ц Я Е 02 Р Я ЗО Е 21 8 7 14 повом кото- и кажотоком отрауровой огазоодачи рога- еского вляют готовки мерзлых грунтов к выемке в гру массиве по заданной сетке бурят скважины, в рые погружают пойнты При этом при бурени дой скважины на ее забой воздействуют и высокотемпературной парогазовой смеси. Из женного парогазового потока отделяют б шлам и очищенную от бурового шлама пар вую смесь направляют в магистрали для и теплоносителя к лойнтам, Причем подачу па завой смеси к каждому пойнту дпя термич воздействия на грунтовый массив осущест многократно, 2002003Изобретение относится к технологииоткрытой разработки вечномерзлых пород иможет быть использовано в горнодобывающей промышленности, энергетическом итранспортном строительстве при оттаивании мерзлого грунта.Известен способ подготовки мерзлыхпород к выемке с помощью реактивных термоинструментов. Для этого в массиветермобуртами проходятся шпуры по определенной сетке, чем массив мерзлых породв существенной степени ослабляется, послечего производится его разработка добычным оборудованием. Как вариант данногоспособа, возможно термическое ослабление массива путем создания термобуровыминструментом щелевидных прорезей в породе. Недостатками известного способа являются высокая энергоемкость и низкаяэФФективность оттаивания, обусловленныенедостаточно длительным тепловым воздействием на породу. Вследствие чрезвычайно низкой теплопроводности мерзлыхгорных пород и большого поглощения теплапри Фазовом переходе лед-вода для подго. товки достаточно большого объема йороднеобходим длительный период, намногопревышающий время бурения шпура илищели,Наиболее близким техническим решением является способ подготовки. мерзлыхпород к выемке путем их оттаивания, включающий последовательное погружение вгрунтовый массив паровых игл пойнты) иподачу к пойнтам теплоносителя для термического воздействия на грунтовый массив.В качеств теплоносителя используют пар,поставляемый специальным источником,подача гара происходит под давлением0,06-0,07 МПа через отверстия наконечников пойнтов, расход пара при этом составляет 50-100 кг/см .Недостатками данного способа являются высокая энергоемкость процесса оттаивания и недостаточная его эФФективность,обусловленные необходимостью использования специального источника тепла.Вследствие этого парооттаивание являетсянаиболее дорогим из практически используемых способов искусственного оттаивания,а необходимость монтажа, последующегообслуживания и демонтажа паровых котловсущественно снижает производительностьи увеличивает трудоемкость Работ по парооттаиванию,Целью изобретения является повышение эФФективности оттаивания грунта приодновременном снижении энергоемкостипроцесса подготовки массива к выемке,Поставленная цель достигается тем, чтов известном способе, согласно которому вгрунтовый массив погружают пойнты, монтируют магис 1 рапи для подачи теплоносите 5 ля к пойнтам и осуществляют подачутеплоносителя к пойнтам для термическоговоздействия на грунтовый массив, перед погружением пойнтов в грунтовом массиве позаданной сетке бурят скважины для размеО щения пойнтов, при этом при бурении каждой скважины на ее забой воздействуютпотоком высокотемпературной парогазовой смеси, а из отраженного парогазоиогопотока отделяют буровой шлам и очищен 15 ную от бурового шлома парогазовую смесьнаправляют в магистрали для подачи теплоносителя к пойнтам, причем подачу парогазовой смеси к каждому нойнту длятермического воздействия на грунтовый20 массив осуществляют многократно.Сопоставительный анализ заявляемоготехнического решения с прототипом показал, что заявляемый способ подготовки мерзлых породи грунтов к выемке отличается2 б от известного тем, что перед погружениемпойнтов в грунтовом массиве по заданнойсетке бурят скважины для размещения пойнтов, при этом бурении каждой скважины наеа забой воздействуют потоком высокотем 30 пературной парогазовой смеси, а из отраженного парогазавого поока отделяютбуровой шлам и очищенную от буровогошлама парогазовую смесь направляют в магистрали для подачи теплоносителя к пойн 35 там, причем подачу парогазовой смеси ккаждому пойнту для термического воздействия на грунтовый массив осуществляютмногократно.Предлагаемый способ осуществляютследующим образом,Предназначенный к тепловой обработке участок готовятпутем планирования поверхности, Размечают необходимую сеткускважин обычно размер сетки составляет 345 м с небольшим отклонением до 0,5 м- встрону увеличения или уменьшения) и приступают к бурению первой скважины. Выбрасываемая из первой скважиныпарогазовая смесь попадает в пылегазоотБО вод, в котором весь буровой шлам осаждается под пылеприемным зонтом и ввытяжных трубах, в которой для этих целейустановлены уголковые отражатели и другие аналогичные по назначению устройства,55 Очищенная от бурового шлама парогазоваясмесь используется, например, для проверки целостности магистрали, После окончания бурения первой скважины нанеобходимую глубину станок переезжает кследующему месту и в процессе подготовки2002003 Составитель Д,БоруенковТехред М.Моргентал, Корректор М.Куль Редактор С.Кулакова Заказ 3159 Тираж Подписное НПО"Поиск" Роспатента113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно. издательский комбинат "Патент", г. 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 игленагревает 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 производительности этого процесса и уменьшения трудозатрат. Появляется возможность установки дароФормула изобретенияСПОСОБ ПОДГОТОВКИ МЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ К ВЫЕМКЕ, согласно которому в грунтовый массив погружают пойнты, монтируют магистрали для подачи теплоносителя к пойнтам и осуществляют подачу теплоносителя к пойнтер 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 возмож ным а известных способах, поскольку постепенная осадка пойнтов в эти; случаях будет малопродуктивна, а предварительное бурение вибро- и ударновращательными станками в данных породах существенно 10 затруднено, А следовательно возможновместо набора агрегатов буровой станок + паровой котел обеспечить оттаивание одним устройством, Утилизируется ранее бесцельъо теряемое тепло, уносимое с Ю отработанной газовой струей. Расширяетсяобласть применения парооттаивания.Предварительные расчеты показывают,что в сравнении с базовым объектом - обычным парооттаиванием с использованием от дельных буровых станков и паровых котловпри снижении энергозатрат на 50-60, себестоимости на 40-50 и капиталоемкости на 20-30 фЯ экономический эффект от внедрения изобретения составит не менее 25 0,5 рубим что при объеме подготовки мерзлых. пород 180 тыс. м в год выразится суммой 56,5 тыс,руб. 56) Дмитриев АЛ и Гончаров С.А. Термическое и комбинированное разрушение горных пород, М.: Недра, 1978, с, 147-177,Чеченков М,С. 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.