Способ оттаивания мерзлых грунтов

Союз Советских Социалистических РеспубликОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЮТЕЛЬСТВУ61) Дополнительное к авт. сеид.ну%341943/30 Государственный номнтаСоната Министров СССРао делам нзааратаннйн атирытнй иоритет(43) Опубликовано 15.03.78, Бю(45) Дата опубликования описа 53) УДМ 622.342.13 с :624, 13 9,68 ( 088.8) тень(72) Авторы изобретен П. Савенко Гольдтман Всесоюзный научно-исследовательский институт золота и редких металлов(71) Заявите 54) СПОСОБ ОТТАИВАНИЯ МЕГРУНТОВ ност а Изобретение относится к способам оттаивания мерзлых грунтов и может быть использовано в горнодобывающей промышленности, строительстве и геологоразведке.Известен способ оттаивания мерзлогогрунта электрическим током, пропускаемымчерез грунт при помощи заглубляемыхэлектродов 1 .Наиболее близким техническим решениемк предлагаемому является способ оттаивания мерзлых грунтов посредством нагнетания воды через трубчатые иглы, причем наиглы одновременно с закачкой воды подаютэлектрический ток ) 2.Однако оттаивание горного массива поуказанному способу происходит Неравномерно в связи с тем, что мерзлые грунтыпредставляют собой чередующиеся водопроницаемые и водонепроницаемые пласты,причем толща водонепроницаемых пластовотличается зачастую большой мощностью,достит ающей нескольких метров,Процесс оттаивания производят в летнеевремя ( в районах вечной мерзлоты 22,5 месяца), когда можно использовать воду иэ естественных водоемов. Поэтому длявыполнения всего комплекса работ по оттаиванию в течение года приходится сближатьскважины с иглами и увеличивать их число, 5 Кроме того, при одновременном нагнетании воды и подаче электрического токав слоях суглинков и глин, восходящий фильтрационный поток в оттаянной зоне сосредоточен в приосевой часги иглы, где гидро-, 1 О динамическое действие воды вызывает образование суффозионных каналов. Но именноздесь, в приосевой части образующейся талой эоны, плотность тока имеет максимальную величину. Соответственно плот и 15 раСпреджена и тепловая мощность тока.,Однако влияние этого тепла оказываетсянезначительным, поскольку основная егочасть выносится восходящими филнграцион- Ю ными потоками вдоль иглы, поэтому отт иванне водонепроницаемых пластов в радиальном направлении замедлено, а эона восходящих фильтрационных, потоков значительно сужена по сечению в сравнении с зоной 25 водонепроницаемых пластов.597841 С целью повышения интенсивности оттаиванин перед поданей воды подачу алектрического тока производят до тех пор, пока температура грунта, ег водонепроницаемых пластов не достигнет О С без изменения 5 фазового состояния их льдочастиц.Благодаря предварительному нагревуглинистых слоев грунтов электрическим током выравниваются скорости образования талой эоны в разнородных слоях, Линии 10 фильтрационных потоков становятся прямее; теплоотдача воды возле границ мерзлых грунтов увеличивается, Одни и те же затраты тепла обеспечивают оттаивание значительно болыцего объема грунтов.На фиг, 1, 2 и 3 изображена граница талика, образованного по известным и пред- лагаемому способам, соответственно.,Цля реализации способа на отрабатываеЯ мом участке монтируют систему наземных водопроводных труб с насосной станцией у водоисточника и отводами для присоединения резинотканевых рукавов, питающих иглы. Затем в толще напластований мерзлых грунтов бурят по намеченной сетке скважи-ны на заданную глубину оттаивания, в которые погружают металлические иглы 1. По окончании бурения монтируют линии электро-ъп питания иглВ зимние месяцы к иглам 1 подают электрический ток. ЪТепло, выделенное электрическим токомв грунтах, нагревает в атом случае тольководонепроницаемые пласты 2 суглинков,удельное сопротивление которых намногониже удельного сопротивления водопроницае 10мых пластов 3, На фиг, 2 линией 4 обозначена граница нагретых до 0 С глинистыхпластов 2,С цепью экономии электроэнергии глинистые пласты нагревают только до куле вых температур без изменения фазового состояния льдочастиц, так как затраты тепла на фазовый переход достигают 80-90% от всех затрат при полном нагревании и оттаивании мерзлых грунтов, Затем в летний период в иглы нагнетают воду из естественных водоемов и одновременно подают электрический токПредварительно Нагретые тлинистые пласты в .дальнейшем требуютменьших, затрат тепла, получаемого от нагнетаемой воды, по сравнению с водопроницаемым пластом. Однако поскольку коэффициент фильтрации суглинков меньше, восходящие филтрационные потоки воды вызывают равномерное оттаивание мерзлых водопроницаемых пластов и нагретых до нулевых температур глинистых слоев грунта. Граница 5 талика в данном случае приближается к форме цилиндра, скорость оттаивания резко увеличивается (см, фиг. 3),Ь формула изобретения Способ оттаивания мерзлых грунтов по авт. св,341943, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целю повышения интенсивности оттаивания, перед подачей воды производят подачу электрического тока до тех пор, пока температура грунта его ввдонепроницаемых пластов не достигнетО С без иэмененйя фазового состояния их льдо частиц.Источники йнформации, принятые во внимание при экспертизе;1. Авторское свидетельство СССР65847, кл, Е 02 Р 5/30, 1944.2. Авторское свидетельство Ь 341943, кл, Е 21 С 37/18, 1971.897841 малов каз 1187/27 Тираж 734П БНИИПИ Государственного комитета Совета по делам изобретений и открьтий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., исноеинистров С Филиал ППП Патент", г, Ужгород, ул. П ая, 4 Составитель Н, ТулениновРедактор Э. Шибаева Техред Н. Андрейчук Кор