Способ намораживания льда для образования искусственного целика Советский патент 1979 года по МПК E21F15/00 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при подзе.мной разработке месторождений полезных ископаемых с возведением искусственных целиков в условиях вечной мерзлоты.

Известен способ намораживания льда для возведения искусственного целика, заключающийся в подаче в ограниченный объем выработанного пространства порций воды с последующим ее охлаждением холодным воздухом 1 .

Недостатками этого способа являются больщая продолжительность процесса намораживания и расход электроэнергии на принудительную подачу холодных масс атмосферного воздуха в горную выработку.

Кроме того, известен способ намораживания льда для образования искусственного целика в многолетнемерзлых грунтах, заключающийся в подаче порциями воды из резервуара, установленного не с дневной поверхности по подводящему каналу в ограниченный. объем выработанного пространства с последующим охлаждением ее до отрицательной температуры 2.

Недостатком такого способа является больщая продолжительность процесса превращения воды в лед.

Цель изобретения - интенсификация процесса намораживания льда.

Это достигается тем, что предварительно заполняют ограниченный объем выработанного пространства, подводящий канал и резервуар незамерзающим теплоносителем с удельным весом меньше воды и с отрицательной температурой, затем теплоноситель вытесняют водой, поддерживая его температуру отрицательной. .

На четреже изображена схема возведения искусственного целика, вертикальный разрез.

Способ основан на послойном намораживании ледяного массива путем теплообмена между наружным воздухом и водой вследствие циркуляции теплоносителя в системе.

Способ осуществляется следующим образом.

Резурвуар 1 размещают на дневной поверхности при отрицательной температуре воздуха над ограниченным обьемом выработанного пространства емкостью 2. Резервуар 1 и емкость 2 сообщают между собой посредством подводящего канала 3, в качестве которого может служить скважина, труба, вертикальная или наклонная горная выработка. Всю систему (от резервуара 1 до емкости 2) заполняют незамерзающим теплоносителем 4, например керосином, темлературу которого поддерживают отрицательной. При наличии разности температур в резервуаре 1 и емкости 2 возникает нлотностная конвекция, т. е. циркуляция теплоносителя в системе. В резервуар 1 по трубопроводу 5 подают порцию воды. Вода, как более плотная чем теплоноситель, среда перетекает (опускается) в емкость 2 и занимает объем 6. При прохождении воды через теплоноситель и в результате теплообмена с ним вода охлаждается. Одновременно теплоноситель в резервуаре 1 под действием атмосферного холода охлаждается, плотность его увеличивается и под действием силы тяжести более холодные и плотные массы теплоносителя опускаются в -емкость 2, замораживая объем 6. Более легкие и менее плотные слои теплоносителя вытесняются в резервуар 1, .где снова охлаждаются за счет холодного атмосферного воздуха. Тким образом, про,исходит циркуляция теплоносителя, в процессе которои промораживается слои залитой в емкость 2 воды. Таким образом, кондуктивный теплообмен между холоднь м атмосферным воздухом и замораживаемым слоем воды ускоряется за счет конвекции теплоносителя. Воду заливают порциями до тех пор, пока не будет заморожен весь объем возводимого ледяного массива. Оставнлийся объем теплоносителя вытесняется из канала в резервуар 1 посредством заливки в него воды, и весь объем теплоносителя используется повторно. Образованный искусственный массив может служить в качестве полной или частичной закладки выработанного пространства шахт, опорного целика и для других целей. Циркуляция теплоносителя в системе осуществляется автоматически и до тех пор, пока сохраняется разность температур в емкостях 1 и 2. При этом температура в резервуаре 1 должна быть ниже температуры в емкости 2. Более интенсивную циркуляцию теплоносителя при необходимости .можно осуществить принудительно, например, с помощью механизма. Предлагаемый способ намораживания льда для образования искусственных целиков более эффективен, так как непосредственное прохождение воды через теплоноситель и интенсивная конвекция теплоносителя сокращают продолжительность и материальные затраты на их возведение. Формула изобретения Способ намораживания льда для образования искусственного целика в многолетнемерзлых грунтах, заключающийся в подаче порциями воды из резервуара, установленного на дневной поверхности по подводящему каналу в ограниченный объем выработанного пространства с последующим охлаждением ее до отрицательной температуры, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса намораживания льда, предварительно заполняют ограниченный объем выработанного пространства, подводящий канал и резервуар незамерзающим теплоносителем с удельным весом меньще воды и с отрицательной температурой, зате.м теплоноситель вытесняют водой, поддерживая его температуру отрицательной. Источники информации, принятые во внимание нри экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР Л1о 70123, кл. Е 21 F 15/00, 1944. 2.Антипов Н. А. и Дузеев Ю. Ф. Сооружение искусственных целиков при разработке полезных ископаемых в условиях вечной мерзлоты. - «Колыма, № 12, 1962, с. 3-4.

/(.х//:,/

° с ;.

. о

. о .

о . ,

I . - о ..