Способ предохранения грунтов россыпных месторождений от промерзания Российский патент 2025 года по МПК E02D27/35 

Изобретение относится к горному делу, а именно к способам защиты грунтов от промерзания.

Защита грунтов от промерзания заключается в искусственном изменении условий теплообмена на границе атмосфера-грунт, что позволяет разрабатывать подготовленные участки с наименьшими затратами.

Известен способ предохранения грунтов от промерзания с помощью искусственного снега. При помощи распыления воды, подачи сжатого воздуха и замерзания капель воды получают искусственный снег, который наносится на поверхность грунта (см. а.с. SU №1337626, МПК F25C 3/04, опубл. 15.09.1987).

Ограниченность рассматриваемого способа заключается в:

ограниченности времени использования устройства при температуре от 0 до -8°С;

нестабильности параметров снежного покрова с течением времени;

необходимости постоянных источников водоснабжения;

высокой стоимости устройства.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ защиты грунта от пучения, включающий укладку на грунт обрешетки и светопрозрачной полиэтиленовой пленки (см. а.с. SU №1825845, МПК E02D 27/35, Е01С 3/06, опубл. 07.07.1993).

В качестве недостатков известного способа можно перечислить следующие:

- вследствие конструктивных особенностей используемой в устройстве обрешетки невозможно сохранить требуемую высоту воздушного зазора из-за провисания пленки в процессе эксплуатации и в связи с отсутствием ее соединения с обрешеткой;

- используемая толщина полиэтиленовой пленки 0,08-0,1 мм не позволяет обеспечить необходимые параметры механических характеристик, например, на разрыв в условиях сурового климата и ветровых нагрузок;

- отсутствие в применяемой пленке теплосберегающей способности.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности предохранения грунтов от промерзания за счет использования эффектов аккумуляции тепла в летний период и предохранения его утечек зимой.

Результат достигается тем, что способ предохранения грунтов россыпных месторождений от промерзания, включающий размещение на защищаемом участке покрытия, выполненного в виде обрешетки и светопрозрачной полиэтиленовой пленки, размещенной на обрешетке, отличается тем, что обрешетка выполнена в виде перфорированных лент одинаковой высоты, скрепленных между собой сварными швами в шахматном порядке, а после перехода температуры окружающего воздуха через 0°С в сторону отрицательных значений поверх светопрозрачной полиэтиленовой пленки размещают воздушно-пузырьковую пленку с металлизированным покрытием, обеспечивая ее плотное соединение со светопрозрачной полиэтиленовой пленкой.

Заявленный способ отличается от прототипа тем, что позволяет эффективно предохранять грунты россыпных месторождений от промерзания. Для этого используют обрешетку в виде сотовой конструкции из перфорированных лент одинаковой высоты, скрепленных между собой сварными швами в шахматном порядке, и приспособлений, например, шарниров со стержнями, соединенных с лентами, закрепляющих на поверхности сотовой конструкции сменное покрытие из отдельных слоев светопрозрачной полиэтиленовой - пленки и воздушно-пузырьковой пленки с металлизированным покрытием.

На фиг. 1 изображена обрешетка в виде сотовой конструкции из перфорированных лент с ячейками - 1.

На фиг. 2 изображены перфорированная обрешетка - 1, светопрозрачная полиэтиленовая пленка - 2, воздушно-пузырьковая пленка с металлизированным покрытием - 3, шарниры - 4, стержни - 5, перфорация - 6, швы - 7, грунт - 8.

Способ осуществляется следующим образом.

В летнее время производят планировку участка работ со срезкой растительного слоя.

На поверхность подготовленного участка устанавливают перфорированную обрешетку 1 с шарнирами 4 и стержнями 5. Применение обрешетки как сотовой конструкции в виде отдельных ячеек обусловлено следующими причинами:

каждая ячейка создает замкнутое пространство определенного размера, что делает невозможным потерю тепла за его пределами;

одинаковая высота ячеек позволяет фиксировать постоянный воздушный зазор между поверхностью грунта и теплосберегающей пленкой, что положительно сказывается на стабильности теплообмена.

Перфорация в лентах, размеры ячеек, количество отверстий и их диаметр зависят от конкретных параметров промерзающего грунта, атмосферных характеристик участка, и подбираются индивидуально.

На поверхности обрешетки 1 закрепляют светопрозрачную полиэтиленовую пленку 2. Для этого, с помощью шарниров 4, обеспечивающих вращение стержней 5, стержни переводят в вертикальное положение, между ними раскатывают рулон светопрозрачной полиэтиленовой пленки и стержни 5, путем вращения с помощью шарниров 4 устанавливают в горизонтальное положение, тем самым обеспечивая плотное прилегание пленки 2 к обрешетке 1.

В начале периода с отрицательными температурами, когда температура наружного воздуха переходит через 0°С, поверх светопрозрачной полиэтиленовой пленки раскатывают рулоны воздушно-пузырьковой пленки с металлизированным покрытием, закрепляя ее аналогично закреплению светопрозрачной полиэтиленовой пленки.

Работа способа заключается в следующем.

Как показали результаты натурных наблюдений за промерзанием грунта, например супеси, между пленкой и поверхностью грунта в воздушном зазоре образуется конденсация паров влаги на пленке и поверхности грунта, сопровождающаяся высоким влагосодержанием.

При переходе температуры воздуха через 0°С в сторону отрицательных значений начинается переход конденсированной влаги в твердое состояние. Это сопровождается интенсивным выделением скрытой теплоты фазовых превращений. Выделяемая теплота (тепловое излучение) при кристаллизации льда препятствует промерзанию грунта. Задержка начала промерзания грунта, по результатам опытов, может составить до 30 суток при устойчивой температуре наружного воздуха -25°С.

Таким образом, первый этап с использованием светопрозрачной полиэтиленовой пленки характеризуется накоплением и аккумуляцией тепла в пространстве, ограниченном обрешеткой и пленкой. По окончании первого этапа реализуется второй этап.

Второй этап, с использованием воздушно-пузырьковой пленки с металлизированным покрытием, например ВПЗ-Ф-20-110, состоит в том, что алюминиевая фольга в этой пленке отражает около 95% теплового излучения, защищает от конвекции и предохраняет от утечек тепла. Наличие пузырьков в пленке позволяет использовать ее в качестве теплоизоляционного материала. В результате реализации второго этапа происходит сохранение тепла, накопленного в первом этапе в грунте. Это, в свою очередь, позволяет повысить технико-экономическую эффективность использования землеройных машин при разработке сезонно-мерзлых грунтов россыпных месторождений за счет возможности предохранения грунтов от промерзания. Для этого по окончании первого этапа (аккумуляции тепла) поверх светопрозрачной полиэтиленовой пленки размещают слой воздушно-пузырьковой пленки с металлизированным покрытием.

Опытные работы с использованием элементов предлагаемого способа проводились в Чарской долине Забайкальского края и на опытной площадке г. Читы.

В качестве перфорированной обрешетки была использована лента бордюрная с перфорацией (СТО 80696777.016-2018) ©ПРОТЭКТ®.

В качестве воздушно-пузырьковой пленки с металлизированным покрытием использовали пленку ВПЗ-Ф-20-110.

Использование предлагаемого способа позволяет увеличить эффективность разработки россыпных месторождений на сезонно-мерзлых грунтах за счет предохранения их от промерзания и придания им наиболее приемлемых для технологии разработки свойств.

Способ относится к области горного дела и строительства, а именно к защите грунтов от промерзания. Способ предохранения грунтов россыпных месторождений от промерзания включает размещение на защищаемом участке покрытия, выполненного в виде обрешетки и светопрозрачной полиэтиленовой пленки, размещенной на обрешетке. Обрешетка выполнена в виде перфорированных лент одинаковой высоты, скрепленных между собой сварными швами в шахматном порядке. После перехода температуры окружающего воздуха через 0°С в сторону отрицательных значений поверх светопрозрачной полиэтиленовой пленки размещают воздушно-пузырьковую пленку с металлизированным покрытием, обеспечивая ее плотное соединение со светопрозрачной пленкой. Технический результат состоит в повышении эффективности предохранения грунтов от промерзания за счет использования эффектов аккумуляции тепла в летний период и предохранения его утечек зимой. 2 ил.

Способ предохранения грунтов россыпных месторождений от промерзания, включающий размещение на защищаемом участке покрытия, выполненного в виде обрешетки и светопрозрачной полиэтиленовой пленки, размещенной на обрешетке, отличающийся тем, что обрешетку выполняют в виде перфорированных лент одинаковой высоты, скрепленных между собой сварными швами в шахматном порядке, причем после перехода температуры окружающего воздуха через 0°С в сторону отрицательных значений поверх светопрозрачной полиэтиленовой пленки размещают воздушно-пузырьковую пленку с металлизированным покрытием, обеспечивая ее плотное соединение со светопрозрачной пленкой.