Способ замораживания горных пород при проходке шахтного ствола по методу топоркова а.в.

 

Использование: при замораживании горных пород в сложных гидрогеологических условиях. Сущность способа: включает формирование вокруг шахтного ствола ледопородного ограждения с помощью замораживающих колонок, состоящих из питающей, отводящей и обсадной труб, между обсадной и отводящей трубами выделяют в плане сектор, гидроизолированный от остальной части колонки, подачей в который сжатого воздуха разделяют колонку на 2-3 зоны по вертикали и на 2 зоны в плане, каждая зона уменьшает интенсивность замораживания в заданное число раз. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s Е 21 О 1/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

4

С) (Л (21) 4858885/03 (22) 13.08.90 (46) 23.10.92. Бюл, ¹ 39 (71) Научно-п роизводствен ное объединение по осушению месторождений полезных ископаемых и специальным горным работам

"ВИОГЕМ" (72) А,В.Топорков и В.Г.Бурлаков (56) Авторское свидетельство СССР

¹1126698,,кл. Е 21 0 1/12, 1984, Авторское свидетельство СССР

¹ 1242617, кл, Е 21 D 1/12, 1985. (54) СПОСОБ ЗАМОРАЖИВАНИЯ ГОРНЫХ

ПОРОД ПРИ ПРОХОДКЕ ШАХТНОГО

СТВОЛА ПО МЕТОДУ ТОПОРКОВА А.В, Изобретение относится к подземному строительству на больших глубинах с применением искусственного замораживания горных пород.

Известен способ замораживания горных пород при проходке шахтного ствола, описанный в статье Съедина С.А. Геомеханические и физические процессы s горном массиве при проходке глубоких шахтных стволов специальными способами. // Управление геомеханическими процессами на горнодобывающих предприятиях. Минчермета СССР, Белгород, ВИОГЕМ, 1986, с.

126 — 130, включающий бурение замораживающих скважин, монтаж в скважинах питающей и отводящей труб замораживающих колонок, подачу хладноносителя в колонки, формирование ледопородного ограждения с поддержанием на контуре ствола при выемке породы температуры в пределах от и до (-4) С (1).

Недостатком известного способа является то, что он не обеспечивает снижения нагрузок морозного пучения на крепь ствоÄÄ5UÄÄ 1770572 А1 (57) Использование: при замораживании горных пород в сложных гидрогеологических условиях, Сущность способа: включает формирование вокруг шахтного ствола ледопородного ограждения с помощью замораживающих колонок, состоящих из питающей, отводящей и обсадной труб, между обсадной и отводящей трубами выделяют в плане сектор, гидроизолированный от остальной части колонки, подачей в который сжатого воздуха разделяют колонку на

2-3 зоны по вертикали и на 2 зоны в плане, каждая зона уменьшает интенсивность замораживания в заданное число раз. 1 з.п. ф-лы, 6 ил. ла, возникающих вследствие понижения температуры ледопородного ограждения в закрепленной части ствола.

Наиболее близким к заявляемому, принятым за прототип, является способ замораживания горных пород при проходке выработок, включающий бурение скважины, закрепление ее обсадной колонной, оснащение последней замораживающей колонкой, обеспечение циркуляции охлаждающего рассола в замораживающей колонке и зональности замораживания, причем зональность замораживания достигается при разрыве обсадной колонны с вытеканием в ледопородное ограждение буферной жидкости (2).

Недостатком этого способа является то, что он обеспечивает снижение нагрузок морозного пучения на крепь ствола лишь на малых участках, в аварийных случаях с разрывом обсаднои колонны, а зональность замораживания является веллчиной случайной и нерегулируемой.

1770572

Целью изобретения является снижение сектор 14 обращен в сторону к вертикальнагрузок на крепь ствола за счет исключе- ной оси ствола 10, а перегородки 13 не дония давления от морозного пучения пород, ходят до дна 16 (фиг. 7) обсадной колонны 3

Указанная цель достигается тем, что в на высоту йз, рассол (например, раствор способе замораживания горных пород при 5 хлористого кальция) из сектора 14 отжимапроходке шахтного ствола, включающем ется на высоту hz, Высоту hz отжатой по бурение скважин, закрепление их обсадны- вертикали зоны определяют по расходу отми колоннами,оснащениеихэамораживаю- жатого рассола, За счет этого отжатия и щими колоннами, обеспечение циркуляции создания зоны теплоизоляции интенсивохлаждающего рассола в замораживающих 10 ность замораживания в направлении от заколоннах и зональности замораживания, мораживающих колонн в сторону к оси зональность замораживания обеспечивают ствола 10 в пройденной и закрепленной чапутем подачи сжатого воздуха в полости стистволауменьшается,например,в10раз, между обсадными и замораживающими ко- что снижает напряжения морозного пучелоннами, образованными в виде гидроизо- 15 ния в ледопородном ограждении 9, так как лированных секторов в плане и по высоте, температура в закрепленной части ствола при этом секторы в плане обращены в сто- 10 не опускается вследствие этого ниже, о рону к вертикальной оси ствола. например -3 С.

Для обеспечения трехзонной зонально- Синхронно со скоростью проходки сти замораживания после отжатия охлаж- 20 ствола корректируют высоты h< и hz отжатодающего рассола сжатым воздухом из горассоластем,чтобы высота Поравнялась гидроизолированных секторов, размещен- высоте пройденной части ствола 10, Высоту ных между обсадными и замораживающими h1 создают путем временного отжатия расколоннами, давление сжатого воздуха сола в секторе 14 на высоту, большую hz,и уменьшают, 25 последующего снижения давления воздуха

На фиг, 1 показана в плане фаза подачи в секторе 14, за счетчего уровень 17 рассола рассола в замораживающие колонны и фор- 7 поднимается до hz, а уровень 18 рассола 7 мирования ледопородного ограждения; на опускается до h>. В результате получаем фиг. 2 — разрез по А-А (фиг. 1); на фиг. 3 — трехэонную замораживающую колонну: фаза проходки ствола; на фиг.4 — разрез по 30 — сверху до высоты Ь1 — зона полного

Б-Б на фиг. 3; на фиг. 5 — разрез по В-В на отключения ледопородного ограждения от фиг. 4; на фиг, 6 — узел! на фиг. 5, на фиг. воздействия охлаждающего рассола холо7 — разрез по Д-Д на фиг. 6. дильной станции, Предлагаемый способ осуществляют — на высоту (h — h<) — зона частичного следующим образом. В массиве обводнен- 35 отключения ледопородного ограждения от ных песчано-глинистых пород 1(фиг. 1, 2) холодильной станции, бурят кольцеобразно расположенные сква- — ниже hz — эона интенсивного (или пасжины 2, оборудуют их обсадной трубой 3, сивного) замораживания (фиг. 4). отводящей 4 и питающей 5 трубами замора- При этом гидроизолирование сектора живающей колонны, Подают охлаждающий 40 14 от сектора 15 достигается как за счет рассол 6 в питающую 5 трубу замораживаю- резиновых прокладок 19, так и за счет возщей колонны, а также подают рассол 7 в действия сжатого воздухасектора 14на конмежтрубное 8 пространство (между трубами такт перегородки 13 с трубой 3, т е, воздух в

3 и 4) и формируют ледопородное огражде- секторе 14 используется одновременно для ние 9. При выемке пород и креплении ство- 45 отжатия рассола по вертикали и для гидрола 10 (фиг. 3, 4) на контуре ствола 10 изоляции по горизонтали. Для удобства реподдерживают заданную температуру, на- гулирования площадью (в плане) сектора 14 пример -3 С, Устанавливают крепь 11 на и 15 одну из ограниченных вертикальных высоту h> (фиг. 4), перегородок 13 можно укреплять на наружДля предотвращения дальнейшего по- 50 ной поверхности обратной трубы 4, а втонижения температуры ледопородного or- рую — на внутренней поверхности обсадной раждения 9 в зоне крепи 11 на высоте h>, трубы 3. Это позволяет путем поворота обвокруг замораживающей колонны создают ратной трубы 4 уменьшать или увеличивать зону теплоизоляции, для чего в полости 8 вышеуказанную площадь секторов и, следомежду обсадными и замораживающими ко- 55 вательно, регулировать интенсивностью залоннами подают сжатый воздух 12 (фиг. 3 4, мораживания ледопородного ограждения.

5). Поскольку полости 8 в плане разделены Следовательно, преимущество предларадиальными перегородками 13 (с резина- гаемого технического решения состоит в выми уплотнителями) на два гидроизолиро- возможности малыми затратами средств исванных сектора 14 и 15 (фиг, 6), причем ключить воздействие нагрузок морозного

1770572 пучения на крепь ствола, так как подача в колонны сжатого воздуха для отжатия рассола продолжается 10 — 15 минут, после чего подачу сжатого воздуха можно прекращать до очередной корректировки зональности замораживания. Кроме того, предлагаемое техническое решение позволяет осуществлять балансировку между двумя крайностями: с одной стороны, не прекращать полностью замораживающую вовнутрь ствола (от замораживающих колонн), так как при слабом сцеплении крепи с породой в крепи возникают опасные растягивающие напряжения, но, с другой стороны, не осуществлять интенсивного понижения температуры пород, ибо это развивает морозное пучение.

Формула изобретения

1. Способ замораживания горных пород при проходке шахтного ствола, включающий бурение скважин, закрепление их обсадными колоннами, оснащение их замораживающими колоннами, циркуляцию охлаждающего рассола в замораживающих колоннах и обеспечение зональности замо5 раживания, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности замораживания путем снижения нагрузок на крепь ствола за счет исключения давления от морозного пучения пород, эональность эамо10 раживания обеспечивают путем подачи сжатого воздуха в полости между обсадными и замораживающими колоннами. образованными в виде гидроизолированных секторов в плане и по высоте, при этом

15 сектора в плане обращены в сторону к вертикальной оси ствола.

2. Способ по и. 1, о тли ч а ю щи и с я тем, что после отжатия охлаждающего рассола сжатым воздухом из гидроизолирован20 ных секторов, размещенных между обсадными и замораживающими колоннами, давление сжатого воздуха умен. шают.

1770572

Редактор

Заказ 3723 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Составитель А, Топорков

Техред М.Моргентал Корректор В, Петраш

Способ замораживания горных пород при проходке шахтного ствола по методу топоркова а.в. Способ замораживания горных пород при проходке шахтного ствола по методу топоркова а.в. Способ замораживания горных пород при проходке шахтного ствола по методу топоркова а.в. Способ замораживания горных пород при проходке шахтного ствола по методу топоркова а.в. 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к холодильным установкам для замораживания горных пород к шахтном строительстве и может быть использовано при проходке стволов

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при вскрытии и разработке обводненных полезных ископаемых , содержащих минерализованные подземные воды с температурой ниже 0&deg;С

Изобретение относится к горной технике и м.б

Изобретение относится к сооруже нию шахтных стволов с замораживанием при наличии потока подземных вод Цель повышение эффективности замораживания j пород и сокращение затрат на осушествле ние способа за счет использования .холода , уносимого фильтрац юнным потоком подземных вод Вокруг проходимого сгвота размешают в скважинах замораживающие колонки 12 и монтируют замкнутую ( ис тему циркуляции хладоносигеля За пре делами зочы замораживания ниже по к-чению фильтрационного потока размешают в скважинах теп.юприемники 13 системы водяного охлаждения, в которую подают част ь отработанной воды

Изобретение относится к подземному строительству с применением замораживания пород

Изобретение относится к искусственному замораживанию горных пород и может быть использовано при строительстве горных предприятий, метрополитенов, фундаментов в сложных гидрогеологических условиях при наличии фильтрационного пластового потока воды

Изобретение относится к горному делу и подземному строительству с применением замораживания пород в сложных гидрогеологических условиях

Изобретение относится к строительству шахт и др

Изобретение относится к горному делу и подземному строительству с применением замораживания пород в сложных гидрогеологических условиях

Изобретение относится к горному делу и может использоваться при креплении и поддержании ствола шахты

Изобретение относится к горному делу и может использоваться при аварийной проходке завалов в горных выработках шахт, например, после взрыва метановоздушной смеси, внезапного выброса и т.п

Изобретение относится к области подземного строительства, в частности к обустройству и реконструкции технологических скважин в области ведения проходческих работ

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при строительстве подземных сооружений

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при проходке шахтных стволов в обводненных неустойчивых породах

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для безопасного и эффективного ведения горных работ в сложных гидрогеологических условиях

Изобретение относится к области горного строительства, предназначенного для защиты от водопритоков шахтных стволов и других капитальных горных выработок, сооружаемых в обводненных неустойчивых породах, а также может быть использовано для предотвращения фильтрации (утечек) из отстойников, шламонакопителей и т
Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при проходке шахтных стволов в неустойчивых и обводненных породах. Технический результат направлен на обеспечение безаварийности работы ледопородного ограждения, сокращение сроков строительства ствола и уменьшение материальных затраты. Способ включает бурение замораживающих скважин вокруг ствола, в которые размещают замораживающие колонки для образования ледопородного ограждения, проходку ствола цикличными заходками с последующей установкой крепи и затворением закрепного пространства. Проводят акустический контроль за несущей способностью ледопородного ограждения. После бурения замораживающих скважин до заданной глубины нагнетают в затрубное пространство каждой из них водный раствор синтетической полипропиленовой фибры с заданным соотношением жидкой и твердой фаз. Растворенные в воде фиброволокна поднимаются к устьям скважин. Затем из замораживающих скважин извлекают буровые инструменты и опускают в них замораживающие колонки. Далее глинистый буровой раствор с синтетической полипропиленовой фиброй выдерживают в течение не менее пяти суток до формирования прочного и водонепроницаемого слоя между внешними стенками замораживающих колонок и породой, после этого создают ледопородное ограждение вокруг шахтного ствола. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.
Наверх