Способ гидроиглового оттаивания вечномерзлых пород

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 02.06.80 (21) 2931702/29-03 (51) М.К . с присоединением заявки №вЂ”

Е 02 F 5/30 (23) Приоритет—

Гееударстееннмй кемнтет

СССР

Опубликовано 07.09.81. Бюллетень №33

Дата опубликования описания 17.09.81 (53) УДК 624.139..68 (088.8) пе лелем нзееретеннй н етнрмтнй

Капранов

В. В. Гриневич, Н. П. Лавров, В. Е. и Г. 3. Перльштейн (72) Авторы изобретения г "--i 3 и ve тат.ут

Всесоюзный научно-исследовательский золота и редких металлов (71) Заявитель. (54) СПОСОБ ГИДРОИГЛОВОГО ОТТАИВАНИЯ

ВЕЧНОМЕРЗЛЫХ ПОРОД

Изобретение относится к технологии открытой разработки вечномерзлых пород и может быть использовано в горнодобывающей промышленности и строительстве при гидрооттаивании мерзлых пород.

Известен способ гидроиглового оттаивания для подготовки вечномерзлых пород к выемке. В мерзлый в грунт погружают буровыми станками трубчатые стальные иглы с непрерывной подачей воды через отверстия в буровых коронках. Восходящий фильтрационный поток уже во время погружения иглы создает узкий. столб талого грунта. Дальнейшее нагнетание воды через иглы вызывает постепенное расширение искусственных таликов и слияние их в общий талый массив (1).

Для увеличения объемов оттаивания при одновременном снижении расхода дефицитной буровой сталч можно буровые работы производить зимой, а в пройденные скважины опускать пластмассовые или облегченные металлические трубы. Однако весной (в условиях Северо-Востока это применимо в середине апреля) талые воды начинают затекать в скважину и, замерзая там, полностью закупоривают затрубное пространство гидроиг-. лы, в результате чего становится невозможной циркуляция воды через иглу. ,Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ гидроиглового оттаивания вечномерзлых пород, включающий бурение скважин в зимнее время, установку в скважинах трубчатых гидроигл с образованием у их выходных отверстий ледяных пробок, восстановление гидроигл в весенний период, заключающийся в оттаивании ледяных пробок подачей в полости гидроигл, и последующее нагнетание воды через гидроиглы в затрубные пространства скважин. Вместе с герметизацией гидроигл путем образования ледяных пробок осуществляют защиту устьев скважин колпаком от попадания влаги (2).

Однако этот способ, как показала практика, не нашел широкого применения в виду наличия существенных недостатков. . В весенний период при положительных температурах воздуха слой мерзлых пород, окружающих устья скважин, начинает от20 таивать и образующаяся в результате этого вода, а также атмосферные осадки, затекают в скважину. За счет отрицательной температуры породы стенок скважин попа861506

15

Формула изобретения

45 дающая в них вода замерзает в полостях игл и в затрубных пространствах. При этом защитные колпаки над устьями скважин не. препятствуют отмеченному процессу.

Гидроиглы в результате этого оказываются вмороженными в скважины и сцементированными с их породами. Нагнетаемая в иглы для восстановления теплая вода ввиду отсутствия циркуляции застаивается, охлаждается и тоже замерзает. Поэтому, чтобы добиться оттаивания от иглы образовавшегося льда, необходимо заменять охлаждающуюся в игле теплую воду. На это уходит много времени и не во всех случаях удается восстановить иглу. Много игл выходит из строя, а это, в свою очередь, срывает гидрооттайку полигона.

Целью изобретения является повышение производительности за счет сокращения времени на восстановление гидроигл.

Указанная цель достигается тем, что каждую гидроиглу устанавливают в скважине совместно с дополнительной трубкой, которую располагают в затрубном пространстве и одним концом сообщают с нижней частью полости гидроиглы, а другим — с атмосферой, а воду, поданную для восстановления гидроигл, выводят на дневную поверхность через дополнительные трубки, которые после оттаивания ледяных пробок у выходных отверстий гидроигл герметизируют.

На чертеже изображено устройство для осуществления способа гидроиглового оттаивания.

Устройство включает размещенную в скважине 1 гидроиглу 2 из гладкостенного материала, например полиэтилена. На выходе гидроиглы 2 образована ледяная пробка 3 из легкоразмываемого водой материала, например глины. Параллельно с гидроиглой 2 в затрубном пространстве 4 скважины 1 размещена трубка 5 уменьшенного диаметра, один конец которой сообщен с полостью иглы 2, а другой — с атмосферой. Полость 6 гидроиглы 2 посредством резинового шланга 7 соединена с водоводом (не показан).

В зимнее время бурят скважины 1 и размещают в них гидроиглы 2 с ледяными пробками 3 у выходных отверстий и трубками 5, которые выводятся наружу. На верхние концы гидроигл 2 надевают шланги 7, соединяющие их с водоводом.

В весенний период насосной станцией нагнетают воду в гидроиглы 2. Вода из полостей 6 попадает в трубки 5, а из них вытекает на дневную поверхность. Попадающая в полости 6 вода одновременно оттаивает пробки 3, и ее часть попадает в затрубные пространства игл 2. В результате циркуляции воды происходит кондуктивный теплообмен между стенками гидроигл 2 трубок 5 и льдом, и за короткое время (10 — 15 ч) происходит разрушение пробок 3 на выходах игл 2 и создание талой зоны в затрубном пространстве 4 скважин 1. С разрушением пробок 3 иглы считаются восстановленными и готовыми к процессу гидрооттайки. Перед началом гидрооттайки выходы трубок 5 на дневную поверхность герметизируют.

Способ, осуществляемый согласно изобретению, значительно сокращает трубоемкость работ по восстановлению гидроигл, увеличивает объем использования гидроигл в подготовке пород к выемке, снижает себестоимость подготовки 1 мз пород к выемке в 1,5 — 2 раза и повышает производительность труда в 2,5 — 3,0 раза.

Способ гидроиглового оттаивания вечномерзлых пород, включающий бурение скважин в зимнее время, установку в скважинах трубчатых гидроигл с образованием у их выходных отверстий пробок, восстановление гидроигл в весенний период, заключающееся в оттаивании ледяных пробок подачей воды в полости гидроигл, и последующее нагнетание воды через. затрубные пространства скважин, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности за счет сокращения времени на восстановление гидроигл, каждую гидроиглу устанавливают в скважине совместно с дополнительной трубкой, которую располагают в затрубном пространстве и одним концом сообщают с нижней частью полости гидроиглы, а другим — с атмосферой, а воду, поданную для восстановления гидроигл, выводят на дневную поверхность через дополнительные трубки, которые после оттаивания ледяных пробок у выходных отверстий гидроигл герметизируют.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Труды ВНИИ вЂ” 1, том ХХХ, Магадан, 1970, с. 4 — 5.

2. Труды ВНИИ вЂ” 1, том ХХХ, Магадан, 1970. с. 258 (прототип).

861506

Составитель Н. Лихоперский

Редактор Л. Гольдина Техред А. Бойкас Корр е кто р С. Що м а к

Заказ 6472/12 Тираж 693 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )K — 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4