Способ гидравлического оттаивания мерзлых пород

Изобретение относится к горному делу, а именно к способам искусственного оттаивания мерзлых горных пород, и может быть использовано в горной промышленности, преимущественно при разработке месторождений и в строительстве. Технический результат - повышение эффективности оттаивания мерзлых горных пород. Способ гидравлического оттаивания мерзлых горных пород включает удаление почвенно-растительного слоя на оттаиваемом участке. На участке сооружают параллельные питающую и дренажную канавы, между ними пробуривают линейные ряды скважин, размещают в нижних и верхних частях скважин рассредоточенные заряды ВВ. При этом глубину скважин и соответственно массу зарядов ВВ увеличивают в направлении от питающей к дренажной канаве. Производят взрывание зарядов ВВ с замедлением от верхнего заряда к нижнему и с замедлением в направлении от питающей канавы к дренажной, создавая тем самым наклонные фильтрационные каналы в массиве мерзлых горных пород и обеспечивая оттаивание пород путем движения подогретой за счет солнечной энергии воды через питающую канаву и фильтрационные каналы к мерзлым породам. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к горному делу, а именно к искусственным способам оттаивания мерзлых горных пород, и может быть использовано в горной промышленности при разработке месторождений и в строительстве.

Известен способ гидравлического оттаивания горных пород, включающий удаление почвенно-растительного слоя, бурение питающих, дренажных и взрывных скважин, создание на глубине трещины гидроразрыва и камуфлетных полостей (см. авт.св. №1226887, МПК Е02F 5/30, 1983 г.).

Недостатком этого способа является сложность технологии, высокая трудоемкость работ (бурение системы дренажных, взрывных и питающих скважин, принудительная подача подогретой воды в питающие скважины под давлением с помощью насосов, откачка охлажденной воды из дренажных скважин, дополнительные затраты на электроэнергию и оборудование питающих и дренажных скважин обсадными трубами и оголовками).

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ оттаивания мерзлых пород, включающий удаление почвенно-растительного слоя, бурение взрывных скважин, строительство системы оросительных, питающих и дренажных канав, создание камуфлетных полостей и горизонтально расположенных фильтрационных каналов в мерзлом массиве путем одновременного камуфлетного взрывания равнозначных по массе зарядов взрывчатых веществ (ВВ) линейного ряда вертикально пробуренных скважин одинаковой глубины (см. Рашкин А.В., Субботин Ю.В., Абалаков B.C. Исследование взрывогидравлического способа оттаивания мерзлых дражных полигонов // В кн.: Разработка месторождений полезных ископаемых Сибири и Северо-Востока. - Иркутск, 1980. - с.91-99).

Недостатком этого способа является недостаточная эффективность, т.к. при некачественном камуфлетном взрывании зарядов взрывчатого вещества теплоноситель - подогретая за счет солнечной энергии вода в горизонтально расположенных фильтрационных каналах имеет незначительную скорость дренирования (в исключительных случаях скорость дренирования воды может приблизиться к нулю из-за возможного перемерзания горизонтально расположенных фильтрационных каналов) и соответственно низкую степень теплоотдачи накопленного за счет солнечной энергии тепла мерзлым породам, а также дополнительные затраты на сооружение системы оросительных канав.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности оттаивания мерзлых пород.

Результат достигается тем, что способ гидравлического оттаивания мерзлых пород, включающий удаление почвенно-растительного слоя на оттаиваемом участке, отличается тем, что на участке сооружают параллельные питающую и дренажную канавы, между ними пробуривают линейные ряды скважин, размещают в нижних и верхних частях скважин рассредоточенные заряды ВВ, при этом глубину скважин и соответственно массу зарядов ВВ увеличивают в направлении от питающей к дренажной канавам, производят взрывание зарядов ВВ с замедлением от верхнего заряда к нижнему и с замедлением в направлении от питающей канавы к дренажной, создавая тем самым наклонные фильтрационные каналы в массиве мерзлых горных пород и обеспечивая оттаивание пород путем движения подогретой за счет солнечной энергии воды через питающую канаву и фильтрационные каналы к мерзлым породам.

Способ также отличается тем, что скважины перед размещением ВВ заливают на 2/3 глубины соляным раствором.

В качестве соляного раствора возможно использование раствора поваренной соли ((NaCl).

Предлагаемый способ оттаивания позволяет повысить эффективность оттаивания мерзлых горных пород за счет многократно возросшего кондуктивно-конвективного теплообмена и обеспечения непрерывного естественного (создаваемого силами гравитации) движения теплоносителя (подогретой за счет солнечной энергии воды) по наклонным фильтрационным каналам, а также за счет существенного снижения себестоимости оттаивания мерзлых пород путем уменьшения расхода взрывчатых веществ, а также затрат на бурение взрывных скважин и проходку оросительных канав.

На чертеже изображен способ гидравлического оттаивания мерзлых пород, где: 1 - дренажная канава; 2 - забойка; 3 - запирающий заряд взрывчатого вещества (верхний заряд); 4 - вода, содержащая поваренную соль; 5 - питающая канава; 6 - подогретая за счет солнечной энергии вода (теплоноситель); 7 - мерзлый массив горных пород; 8 - камуфлетный заряд взрывчатого вещества (нижний заряд); 9 - наклонный фильтрационный канал; 10 - камуфлетная полость; 11 - трещины камуфлетного взрыва; 12 - охлажденная дренажная вода; 13 - зона оттаивания горных пород; 14 - взрывные скважины.

Предлагаемый способ оттаивания мерзлых пород осуществляется следующим образом (см. чертеж): с помощью бульдозера удаляют почвенно-растительный слой, проходят питающую канаву 5 глубиной 0,5…0,7 м и на определенном расстоянии от нее - дренажную канаву 1 глубиной до коренных пород.

С помощью буровых станков в мерзлом массиве горных пород 7 бурят параллельно друг другу линейные ряды взрывных скважин 14 с увеличением их глубины в ряду и соответственно массы камуфлетного заряда взрывчатого вещества 8 в направлении от питающей 5 к дренажной канаве 1. Расстояние между взрывными скважинами в ряду и между рядами скважин определяют по известным формулам, исходя из условия, что оно не должно превышать размеров зоны трещинообразования 11, состоящей из камуфлетных полостей 10 и камуфлетных трещин зоны трещинообразования 11.

При подаче взрывного импульса вначале взрывается верхний (запирающий) заряд 3. При этом в устьевой части взрывных скважин 14 давление резко возрастает и создается эффект самозаклинивания. Увеличение массы заряда 8 в скважинах 14 по направлению к дренажной канаве 1 позволяет создать в массиве мерзлых горных пород 7 расширяющийся наклонный фильтрационный канал 9, многократно увеличивающий фильтрационный поток дренирующей воды 12, охлажденной в результате теплообмена.

Взрывные скважины 14 с камуфлетным зарядом взрывчатого вещества 8 можно залить на 2/3 части их глубины водой 4, в которую добавляют поваренную соль, что предотвращает замерзание воды в месте расположения зарядов. Выше уровня воды 4 размещают запирающий заряд взрывчатого вещества 3, а свободное пространство взрывных скважин 14 заполняют забойкой из буровой мелочи 2. Взрывание камуфлетных зарядов в ряду 8 производят с замедлением в направлении от питающей канавы 5 к дренажной 1.

Подогретая за счет солнечной энергии вода 6 движется самотеком из вышерасположенного отстойника в питающую канаву 5 и далее дренирует за счет сил гравитации по расширяющемуся наклонному фильтрационному каналу 9 в дренажную канаву 1 и обеспечивает путем кондуктивно-конвективного теплообмена фазовый переход горных пород из мерзлого 7 состояния в талое 13.

Источником тепла предлагаемого способа оттаивания мерзлых пород 7 служит вода, поступающая из вышерасположенного отстойника 6, подогретая за счет солнечной радиации и тепла атмосферного воздуха в течение всего периода положительных среднесуточных температур воздуха. Процесс оттаивания мерзлых горных пород 7 вокруг расширяющегося наклонного фильтрационного канала 9 происходит путем кондуктивно-конвективного теплообмена между теплоносителем 6 (нагретая за счет солнечной энергии вода) и мерзлыми горными породами 7. При увеличении коэффициента фильтрации, повышении теплопроводности и уменьшении льдистости горных пород, а также при повышении температуры подаваемой в питающую канаву 5 воды 6, скорость оттаивания мерзлых пород возрастает многократно.

Предлагаемый способ оттаивания мерзлых пород позволяет существенно снизить себестоимость оттаивания мерзлых пород за счет исключения затрат на создание оросительных канав и повышения эффективности оттаивания мерзлых пород за счет создания наклонного фильтрационного канала в массиве.

1. Способ гидравлического оттаивания мерзлых пород, включающий удаление почвенно-растительного слоя на оттаиваемом участке, отличающийся тем, что на участке сооружают параллельные питающую и дренажную канавы, между ними пробуривают линейные ряды скважин, размещают в нижних и верхних частях скважин рассредоточенные заряды ВВ, при этом глубину скважин и, соответственно, массу зарядов ВВ увеличивают в направлении от питающей к дренажной канаве, производят взрывание зарядов ВВ с замедлением от верхнего заряда к нижнему и с замедлением в направлении от питающей канавы к дренажной, создавая тем самым наклонные фильтрационные каналы в массиве мерзлых горных пород и обеспечивая оттаивание пород путем движения подогретой за счет солнечной энергии воды через питающую канаву и фильтрационные каналы к мерзлым породам.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что скважины перед размещением ВВ заливают на 2/3 глубины соляным раствором.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что в качестве соляного раствора используют раствор поваренной соли NaCl.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к землеройным машинам, а именно к рабочему оборудованию одноковшовых гидравлических экскаваторов, предназначенных для разработки прочных грунтов и покрытий (асфальто- и цементобетонных).

Изобретение относится к горному делу и строительству в сложных рельефных условиях и прочных скальных породах при производстве земляных работ по устройству оснований земляных сооружений различного вида и назначения.
Изобретение относится к области строительства, а именно к технологии разработки мерзлых грунтов. .

Изобретение относится к горнорудной промышленности и строительно-дорожной технике. .

Изобретение относится к горной промышленности, строительству и металлургии, а именно к устройствам ударного действия для разрушения горных пород, бетона, рыхления мерзлого и уплотнения насыпного грунта.

Изобретение относится к области разработки мерзлых грунтов с помощью винтоклинового рабочего органа. .

Изобретение относится к области горного дела и строительства и может быть использовано при разработке мерзлых грунтов в массивах, когда перед экскавацией грунта его предварительно нарезают на отдельные части.

Изобретение относится к горному делу, а именно к способам оттаивания мерзлых горных пород, и может быть использовано в горной промышленности, преимущественно при разработке мерзлых россыпных месторождений.

Изобретение относится к горному делу, а именно к способам оттаивания мерзлых горных пород, и может быть использовано в горной промышленности, преимущественно при разработке месторождений и в строительстве.

Изобретение относится к строительству и может найти применение для разработки и рыхления мерзлых и прочных грунтов, а также для разрушения цементобетонных покрытий при ремонте автомобильных дорог и тротуаров.

Изобретение относится к области строительства, а именно для послойного рыхления прочных грунтов, а также снятия асфальтобетонных покрытий при ремонте автомобильных дорог и тротуаров

Изобретение относится к области машин и механизмов ударного действия, а именно к гидропневматическим ударным устройствам
Изобретение относится к области производства земляных работ при вскрышных работах, рытье котлованов и траншей в условиях вечномерзлого состояния грунта

Изобретение относится к землеройным машинам, в частности к машинам для прокладки траншей по дну рек и морей

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для дробления и раскалывания крупногабаритных изделий из глины, камня, бетона, железобетонных плит, а также для разрушения асфальтового покрытия, ледового покрова и пр. Устройство содержит нижнюю плиту 1, которая путем пружин 2 растяжения-сжатия (или иного амортизатора) связана с верхней плитой 3. На нижней поверхности нижней плиты 1 посредством держателей 4 закреплены пневмоударные инструменты 5, в качестве которых могут быть использованы серийно выпускаемые перфораторы. Они закреплены на нижней плите 1 таким образом, что их заостренные наконечники могут быть расположены на разных уровнях относительно нижней поверхности этой плиты. Устройство подвешивается к тросу 6 подъемно-транспортного устройства 7. Трос 6 снабжен датчиками, позволяющими измерять натяжение троса, а само устройство снабжено системой управления, предназначенной для изменения натяжения троса, и тем самым для изменения усилия статического воздействия. Изобретение позволяет упростить конструкцию, производить разрушение различных объектов и различных материалов, повысить эффективность дробления. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области строительства, а именно к конструкциям винтовых рабочих органов, используемых для крепления в грунте, глубинном уплотнении, а также в качестве тяговых элементов в устройствах для разработки непрочных грунтов. Винтовой рабочий орган включает в себя цилиндрическую штангу с наконечником и винтовую лопасть с диаметром, увеличивающимся снизу вверх, размещенную на штанге и наконечнике, а винтовая лопасть и наконечник выполнены с тороидальным профилем. Радиус тороидальной поверхности наконечника и диаметр штанги выбраны из соотношения R/D=5, а соотношение длины тороидального наконечника и диаметра штанги составляет h/D=1,85. Технический результат состоит в повышении несущей способности, снижении энергоемкости процесса внедрения винтового рабочего органа, повышении прочности грунта благодаря равномерному распределению и уплотнению грунта в стенки скважины и вдоль винтового рабочего органа. 1 табл., 1 ил.
Изобретение относится к машинам для производства демонтажных работ, таких как разрушение бетонных, железобетонных, каменных конструкций, демонтаж фундаментов и железобетонных полов, проходка туннелей, выбивка футеровок металлургических агрегатов и вращающихся печей цементного производства, проведение работ в условиях радиоактивной, химической и биологической опасности. Техническим результатом является увеличение времени работы машины в зоне с повышенной температурой. Дистанционно управляемая демонтажная машина содержит шасси на гусеничном ходу, поворотную платформу, установленную на шасси с возможностью вращения вокруг вертикальной оси, стрелу с расположенным на ней рабочим инструментом, гидроцилиндры с тепловой защитой, термостойкие гидрошланги для подачи масла к гидроцилиндрам и рабочему инструменту, систему принудительного воздушного охлаждения, включающую баллон для сжатого газа, установленный в термостойком корпусе, пневмокран, шланг для подачи газа, термостойкий кожух, закрывающий термостойкие гидрошланги, термодатчик, установленный на термостойком гидрошланге, устройство управления. Пневмокран снабжен электроприводом. Причем вход устройства управления подключен к термодатчику, а выход - к электроприводу. Шланг установлен с возможностью подачи сжатого газа в термостойкий кожух. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к строительству и может найти применение для послойного рыхления прочных грунтов, а также снятия льда и снежного наката на автомобильных дорогах и тротуарах. Устройство содержит раму, на которой в опорах вращения установлен вал с закрепленными к нему зубьями, привод вращения вала, кронштейн, жестко закрепленный на валу с осями, на которых в опорах вращения смонтированы зубчатые колеса с дебалансами, входящие в зацепление с зубчатым колесом, установленным на приводном валу в опорах вращения, и привод зубчатого колеса. Привод вращения вала включает зубчатую пару, ведущее колесо которой соединяется с ведущим валом привода через предохранительную муфту, а ведомое зубчатое колесо соединено с валом с закрепленными к нему зубьями посредством обгонной фрикционной муфты. Сцепление обгонной фрикционной муфты осуществляется при передаче крутящего момента от привода вращения вала. Изобретение обеспечивает повышение эффективности работы устройства, снижение энергоемкости процесса рыхления разрабатываемой среды и повышение надежности и долговечности элементов привода. 4 ил.

Изобретение относится к области генерирования воздушной ударной волны в ударных трубах и может быть использовано для испытаний конструкций в ударных трубах на действие воздушной ударной волны. С помощью топливовоздушной смеси, находящейся под давлением, формируют мелкодисперсные аэрозольные области в нескольких соосно расположенных мягких устойчивых оболочках в виде цилиндра. Для генерирования воздушной ударной волны детонацию инициируют путем последовательного подрыва заряда тротилового боевика в статически устойчивых мягких оболочках. Реализующее способ устройство содержит герметичную камеру с жидким топливом и пороховым зарядом, каналы подачи топлива, дополнительную камеру, распылители с жиклерами и возможностью их регулировки заостренным винтом, расположенным внутри распылителя, заряд тротилового боевика, статически устойчивые мягкие оболочки для создания в них мелкодисперсных аэрозольных областей. Технический результат - обеспечение возможности испытаний конструкций в ударных трубах на действие воздушной ударной волны большой длительности при увеличении эффективности формирования мелкодисперсной аэрозольной области. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх