СПОСОБ ОТТАИВАНИЯ МЕРЗЛЫХ ГОРНЫХ ПОРОД Российский патент 2007 года по МПК E02F5/30 

Описание патента на изобретение RU2295008C2

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

Известен взрывогидравлический способ фильтрационно-дренажного оттаивания мерзлых пород, включающий удаление почвенно-растительного слоя, бурение скважин, строительство системы оросительных, питающих и дренажных канав, создание камуфлетных полостей и фильтрационных каналов в мерзлом массиве путем одновременного камуфлетного взрывания зарядов ВВ линейного ряда скважин (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 сложность технологии, высокая трудоемкость работ (проведение системы дренажных, оросительных и питающих канав, взрывание зарядов ВВ), недостаточная эффективность из-за возможного перемерзания фильтрационных каналов при некачественном взрываний, так как теплоноситель - подогретая за счет солнечной энергии вода - подается в фильтрационный канал только через питающую скважину.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ оттаивания мерзлых пород, согласно которому удаляют почвенно-растительный слой на оттаиваемом участке, возводят водоподпорную дамбу, заливают участок слоем воды и отводят воду за пределы участка (см. а.с. №1645526, B.C.Таюрский и др., 30.04.1991, 2с.).

Недостатком этого способа является также низкая эффективность оттаивания мерзлых горных пород, особенно суглинистых, супесчаных, которые характеризуются низким коэффициентом фильтрации, менее 50 м/сут.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности оттаивания.

Результат достигается тем, что в способе оттаивания мерзлых горных пород, включающем удаление почвенно-растительного слоя на оттаиваемом участке, возведение водоподпорной дамбы, заливание участка слоем воды и отведение воды за пределы участка, дополнительно бурят ряды скважины, между которыми укладывают водосбросную трубу, один конец которой закрывают заглушкой, а на другом конце устанавливают задвижку и водосливной патрубок, при этом в скважинах устанавливают водозаборные патрубки, которые перфорируют на отрезке длиной 0,5...1,0 м со стороны забоя скважин отверстиями диаметром 0,01...0,02 м и с помощью соединительных муфт присоединяют к водосбросной трубе. Результат также достигается тем, что в скважинах создают турбулентный поток воды за счет металлических пластин, которые приваривают к водозаборным патрубкам под острым углом (30...45°) по направлению движения воды в скважинах.

Особенность способа заключается в том, что водозаборные патрубки и водосбросная труба обеспечивают естественное удаление охлажденной воды из забоя скважин, а также создают приток в скважины нагретой за счет солнечной энергии воды, поступающей из слоя на затопленном участке.

Предлагаемый способ оттаивания позволяет увеличить скорость оттаивания (до 20 м/сезон) мерзлых суглинистых, супесчаных горных пород с коэффициентом фильтрации менее 50 м/сут за счет многократно возросшего кондуктивно-конвективного теплообмена и обеспечения непрерывного естественного (создаваемого силами гравитации) движения теплоносителя (воды) по скважинам, а также существенно снизить себестоимость оттаивания мерзлых пород.

На чертеже изображен способ оттаивания мерзлых пород, где 1 - слой подогретой за счет солнечной энергии воды (теплоноситель); 2 - водоподпорная дамба; 3 - скважина; 4 - мерзлый массив; 5 - водосливной патрубок; 6 - водосбросная труба; 7 - водозаборный патрубок; 8 - задвижка (вентиль); 9 - направление движения воды-теплоносителя; 10 - направление движения охлажденной воды; 11 - металлические пластины; 12 - заглушка.

Предлагаемый способ оттаивания мерзлых пород осуществляется следующим образом (см. чертеж): с помощью бульдозера удаляют почвенно-растительный слой и с помощью буровых станков в мерзлом массиве горных пород 4 бурят скважины 3. На поверхности оттаиваемого участка между рядами скважин 3 укладывают водосбросную трубу 6, один конец которой закрывают заглушкой 12, а на другом конце устанавливают задвижку (вентиль) 8 и водосливной патрубок 5. В скважины 3 устанавливают водозаборные патрубки 7, к которым с внешней стороны по периметру приваривают металлические пластины 11 шириной 0,02...0,03 м на расстоянии 0,2...0,3 м друг от друга. Один конец водозаборного патрубка 7 со стороны забоя скважин перфорируют на отрезке длиной 0,5...1,0 м отверстиями диаметром 0,01...0,02 м, другой конец с помощью соединительных муфт присоединяют к водосбросной трубе 6.

С помощью бульдозера сооружают водоподпорную дамбу 2 перпендикулярно водосбросной трубе 6 таким образом, чтобы вентиль 8 и водосливной патрубок 5 были расположены со стороны сухого откоса дамбы, после чего оттаиваемый участок заливают слоем воды 1 (слой воды может достигать 10 м, в зависимости от высоты водоподпорной дамбы 2). При этом обеспечивают самотечное движение воды (приток 9 в скважины воды подогретой за счет солнечной энергии и отток 10 охлажденной воды из забоев скважин), которое происходит за счет сил гравитации - давления, создаваемого перепадом уровней воды на подтопляемом участке и на выходе охлажденной воды из водосливного патрубка 5. Расход воды-теплоносителя регулируется с помощью задвижки (вентиля) 8.

Источником тепла предлагаемого способа оттаивания мерзлых пород 4 служит вода рек и водоемов 1, подогретая за счет солнечной радиации и тепла атмосферного воздуха в течение всего периода положительных среднесуточных температур воздуха. Процесс оттаивания мерзлых горных пород вокруг скважин 3 происходит путем кондуктивно-конвективного теплообмена между теплоносителем 1 (нагретая за счет солнечной энергии вода) и мерзлыми горными породами 4. Металлические пластины 11 на водозаборных патрубках 7 повышают эффективность оттаивания мерзлых горных пород 4 путем изменения ламинарного потока движения воды в скважинах на турбулентный.

При увеличении коэффициента фильтрации, повышении теплопроводности и уменьшении льдистости горных пород, а также при повышении температуры и удельного расхода подаваемой в скважины воды скорость оттаивания мерзлых пород возрастает многократно.

Способ оттаивания мерзлых горных пород основан на принципе противотока движения охлажденной воды по трубам 10, а подогретой 9 - по скважинам. Применение предлагаемого способа оттаивания позволяет обеспечить: увеличение скорости оттаивания (до 20 м/сезон) мерзлых пород и снижение материальных, энергетических затрат на оттаивание мерзлого массива в 2...3 раза по сравнению с гидроигловой оттайкой.

Похожие патенты RU2295008C2

название год авторы номер документа
СПОСОБ ОТТАИВАНИЯ МЕРЗЛЫХ ГОРНЫХ ПОРОД И ГРУНТОВ 2015
  • Столяревский Анатолий Яковлевич
RU2602460C1
СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ ГРУНТОВОЙ ПЛОТИНЫ 2016
  • Чжан Рудольф Владимирович
  • Кузьмин Георгий Петрович
RU2640832C1
СПОСОБ ОТТАИВАНИЯ МЕРЗЛЫХ ПОРОД 2006
  • Субботин Юрий Викторович
  • Рашкин Анатолий Васильевич
RU2315155C1
СПОСОБ ОТТАИВАНИЯ МЕРЗЛЫХ ГОРНЫХ ПОРОД И ГРУНТОВ 2004
  • Рашкин Анатолий Васильевич
  • Субботин Юрий Викторович
RU2276236C1
СПОСОБ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ОТТАИВАНИЯ МЕРЗЛЫХ ПОРОД 2008
  • Субботин Юрий Викторович
  • Овешников Юрий Михайлович
  • Корешков Сергей Владимирович
RU2380488C1
Способ гидравлического оттаивания мерзлых пород 1979
  • Абалаков Владимир Степанович
  • Рашкин Анатолий Васильевич
SU863785A1
Способ сооружения подземной емкости в мерзлых породах 1981
  • Калашников Павел Иванович
  • Судариков Юрий Федорович
  • Пястолов Александр Дмитриевич
  • Туфанов Юрий Николаевич
  • Берестянский Юрий Александрович
  • Смирнов Вячеслав Иванович
SU1835379A1
СПОСОБ СОЗДАНИЯ ПОДЗЕМНОГО РЕЗЕРВУАРА В МНОГОЛЕТНЕМЕРЗЛЫХ ОСАДОЧНЫХ ПОРОДАХ 2009
  • Барков Михаил Анатольевич
  • Хрулев Александр Сергеевич
  • Савич Олег Игоревич
  • Хрулева Ольга Алексеевна
  • Кошеляева Лидия Алексеевна
RU2413843C1
СПОСОБ ЗАЩИТЫ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК ОТ ПРОРЫВА ВОДЫ СО СТОРОНЫ ВОДОТОКА В УСЛОВИЯХ ВЕЧНОЙ МЕРЗЛОТЫ 2009
  • Троян Наталья Сергеевна
RU2386033C1
Способ гидроизоляции крепи шахтного ствола 1990
  • Топорков Анатолий Васильевич
  • Логачев Николай Тихонович
  • Мишедченко Анатолий Данилович
SU1770573A1

Реферат патента 2007 года СПОСОБ ОТТАИВАНИЯ МЕРЗЛЫХ ГОРНЫХ ПОРОД

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. Техническая задача - повышение эффективности оттаивания мерзлых горных пород. Способ оттаивания мерзлых горных пород включает удаление почвенно-растительного слоя на оттаиваемом участке, возведение водоподпорной дамбы, залив участка слоем воды и отведение воды за пределы участка. На участке бурят ряды скважин, между которыми укладывают водосбросную трубу, один конец которой закрывают заглушкой, а на другом конце устанавливают задвижку и водосливной патрубок. При этом в скважинах устанавливают водозаборные патрубки, которые перфорируют на отрезке длиной 0,5...1,0 м со стороны забоя скважин отверстиями диаметром 0,01...0,02 м и с помощью соединительных муфт присоединяют к водосбросной трубе. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

Формула изобретения RU 2 295 008 C2

1. Способ оттаивания мерзлых горных пород, согласно которому удаляют почвенно-растительный слой на оттаиваемом участке, возводят водоподпорную дамбу, заливают участок слоем воды и отводят воду за пределы участка, отличающийся тем, что на участке бурят ряды скважин, между которыми укладывают водосбросную трубу, один конец которой закрывают заглушкой, а на другом конце устанавливают задвижку и водосливной патрубок, при этом в скважинах устанавливают водозаборные патрубки, которые перфорируют на отрезке длиной 0,5...1,0 м со стороны забоя скважин отверстиями диаметром 0,01...0,02 м и с помощью соединительных муфт присоединяют к водосбросной трубе.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в скважинах создают турбулентное движение потока воды с помощью металлических пластин, приваренных к водозаборным патрубкам в призабойной части скважин под острым углом 30...45° по направлению движения потока воды.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2007 года RU2295008C2

Способ подготовки россыпей к разработке 1989
  • Таюрский Валерий Сергеевич
  • Патрин Александр Дмитриевич
  • Малов Валерий Александрович
SU1645526A1
СПОСОБ ОТТАИВАНИЯ МЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ 0
SU341943A1
Способ оттаивания мерзлых грунтов 1976
  • Савенко Леонид Петрович
  • Гольдтман Вальтер Генрихович
SU597841A2
Способ гидравлического оттаивания горных пород 1978
  • Гольдтман Вальтер Генрихович
  • Казаков Владимир Юрьевич
SU730974A1
Способ оттаивания мерзлых пород 1981
  • Шпак Дмитрий Николаевич
SU1035148A1
Разработка месторождений полезных ископаемых Сибири и Северо-Востока, - Иркутск, 1980, с.91-99.

RU 2 295 008 C2

Авторы

Субботин Юрий Викторович

Рашкин Анатолий Васильевич

Даты

2007-03-10Публикация

2005-04-11Подача