Устройство для оттайки и осушения мерзлых грунтов Советский патент 1992 года по МПК E02F5/30 

Предлагаемое изобретение относится к горному делу и может быть использовано для оттайки и осушения мерзлых грунтов, преимущественно при разработке россыпных месторождений полезных ископаемых для оттайки и осушения многолетнемерзлых торфов и металлоносных песков с целью их дальнейшей круглогодовой разработки землеройной техникой.

Известно устройство для оттайки мерзлых грунтов, выполненное в виде сборного корпуса с отверстиями (гидроигла), принцип действия которого основан на оттаивании мерзлых грунтов за счет теплоотдачи восходящих потоков, которые создаются путем нагнетания воды через погруженные на необходимую глубину в мерзлый массив пород вертикальные трубы - гидроиглы.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому устройству является термобур для бурения и оттаивания грунта, выполненный в виде коаксиально расположенных труб с радиальными сквозными отверстиями во

внутренней трубе и подводящего патрубка в верхней части внешней трубы.

К недостаткам известного устройства можно отнести значительные затраты энергии на прямое испарение воды в зоне оттайки, а также нагрев стенок камеры сгорания и окружающего воздуха. Отсутствие дренажного действия устройства также резко снижает эффективность его работы по от- тайке и осушению грунтов.

Целью настоящего изобретения является повышение интенсивности оттайки и осушения.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для оттайки и осушения грунтов, включающем корпус, выполненный в виде коаксиально расположенных труб с радиальными сквозными отверстиями во внутренней трубе и подводящий патрубок в верхней части внешней трубы, сквозные отверстия выполнены с наклоном вверх относительно оси, подводящий патрубок выполнен с площадью поперечного внутреннего сечения большей, чем внутреннее поперечное сечение между трубами, а

чмЁ

VI о о о

со

внешняя труба снабжена с обоих концов заглушками с центральными отверстиями, равными диаметру внутренней трубы.

На фигуре представлено предлагаемое устройство.

Устройство содержит корпус 1, состоящий из внешней трубы 1 со сквозными радиальными отверстиями 2 и внутренней трубы 3, изготовленной из теплоизолирующего материала (например, металл с про- кладкой из пенополиуретана) со сквозными радиальными наклонными отверстиями 4, выполненными с наклоном вверх относительно оси, причем суммарная площадь отверстий 4 меньше площади поперечного внутреннего сечения трубы 3. Внешняя труба 1 в верхней части имеет подводящий патрубок 5, внутренняя площадь поперечного сечения которого больше, чем поперечное сечение между внешней поверхностью трубы 3 и внутренней - трубы 1, и снабжена с обоих концов заглушками 6 с центральными отверстиями в нижней части 7 и в верхней 8, равными диаметру внутренней трубы,

Устройство работает следующим образом. Сборный корпус из двух труб 1,3с заглушками 6 опускают в пробуренную скважину и через подводящий патрубок 5 подключают к пневмосети. Подогретый воз- дух под избыточным давлением через патрубок 5 подается в пространство между внешней 1 и внутренней 3 трубами и, разогревая их (дополнительный нагрев происходит при переходе сжатого воздуха от большей - патрубок 5 к меньшей площади поперечного сечения - расстояние между трубами 1 и 3), проникает через сквозные радиальные отверстия 2 во внешней трубе 1 в поры мерзлого грунта, при этом содер- жащийся в мерзлом грунте лед тает и образовавшаяся свободная вода скапливается в нижней части скважины и попадает через отверстие во внутреннюютрубу 3. По мере накапливания свободной воды в трубе 3 она подхватывается струей воздуха, выходящей под давлением из наклонных отверстий 4 и выбрасывается через отверстие 8 наружу. Теплоизоляционный материал внутренней трубы 3 препятствует теплообмену подаваемого и выходящего наружу воздуха,

В качестве базового устройства рассмотрено использование паровых игл,

П р и м е р 1. Рассыпное месторождение полезных ископаемых представлено много- летнемерзлыми грунтами. Площадь разра- батываемого полигона 60 000 м . Вскрыша торфов производится бульдозерным способом с предварительной оттайкой их с помощью гидроигл.

Сетка размещения устройства 1,25x1,25 м.

Мощность торфов 6 м.

Льдистость25%.

Содержание илисто-глинистых частиц 3%.

Все устройства соединяются в единую цепь.

Продолжительность оттайки 15 сут.

Осушение данного месторождения проводили с помощью скважин с помещением в них насосно-силового оборудования.

Сетка размещения 20x20 м

Продолжительность осушения 30 сут.

П р и м е р 2. Рассыпное месторождение аналогично приведенному в примере 1.

Оттайка и осушение многолетнемерз- лых песков осуществляется предлагаемым устройством.

Длина труб 7 м, внешний диаметр внешней трубы 0,25 м, внешний диаметр внутренней трубы 0,235 м, толщина стенок 4 мм, диаметр отверстий не более 3 мм. Сжатый воздух подается в подводящий патрубок с внутренним диаметром 125 мм поддавлени- ем 6 атм. и температурой 50°С,

Продолжительность оттайки и осушения месторождения 7,5 сут.

Использование предлагаемого устройства, в сравнении с базовым, обеспечивает повышение интенсивности оттайки и осушения мерзлых песков, а также снижение энергоемкости.

Годовой экономический эффект составит около 1,0 млн.руб.

Применение изобретения в масштабах горно-обогатительного комбината обеспечит экономический эффект порядка 5-6 млн.руб. в год.

Формула изобретения

Устройство для оттайки и осушения мерзлых грунтов, включающее корпус, выполненный из коаксиально расположенных труб с радиальными сквозными отверстиями во внутренней трубе, и подводящий патрубок в верхней части внешней трубы, о т - личающееся тем, что, с целью повышения интенсивности оттайки и осушения мерзлых грунтов, внутренняя труба выполнена с длиной, равной длине внешней трубы сквозные отверстия во внутренней трубе выполнены с наклоном вверх к продольно / оси трубы, подводящий патрубок выполнен с площадью поперечного внутреннего сечения, большей площади внутреннего поперечного сечения между трубами, а внешняя труба снабжена с обоих концов заглушкамс с центральными отверстиями, равными диаметру внутренней трубы.

Использование: оттайка и осушение мерзлых грунтов. Сущность изобретения: устройство содержит две коаксиальные трубы с радиальными отверстиями. Во внутренней трубе отверстия выполнены с наклоном вверх относительно оси трубы. Подводящий патрубок внешней трубы изготовлен с площадью поперечного внутреннего сечения, большей площади внутреннего поперечного сечения между трубами. С обеих сторон внешней трубы установлены заглушки с центральным отверстием.равным диаметру внутренней трубы. 1 ил.