Устройство для замораживания горных пород Советский патент 1980 года по МПК E21D1/14 

1

Изобретение относится к строительству, ирежде всего шахтному, а именно к нскусственному замораживанию горных пород, и может быть ириме}1€но нрн нроходке горизонтальных н наклонных горных выработок в горнодобываюи.1,ей промышленности, в подземном городском, промышленном и транспортном стронтельстве, а также при стронтельстве специальных сооруженнн в сложных горногеологических условиях.

Известио устройство для замораживания горных пород, в котором вход каждой замораживаюш,ей колонки подключен к распределнтельному трубопроводу, а выход - к коллекторному 1.

Однако в случае необходимости замораживания значительных площадей горных пород ириходнтся прнмеиять несколько таких устройств с их индивидуальным ннтанием холодоносителем, что создает значительиые органнзационные н технические затруднения, увеличивается суммариая нротяженность трубопроводов, темиературные иотери в них, нрнходитея .мо1ггнрова1ь обособленное оборудование на замораживающей станции, тем самым увеличивается стоимость работ по замораживанню.

Известно также устройство для замораживания горных нород, включающее распределительный и коллекторный трубоиро9

воды для холодоносителя н соединенные с пимн замораж1изаюи1не колонки 2.

Ирн нсиользоваиии известного устройства на участке замораживания монтируют в несколько ниток расиределительиые и коллекторные трубоп юводы, к которым подключают заморажн зающие колонки. При этом каждая замораживающая колоика нодключается ниднвидуально к распреде.иггельном} II ко,1лектор1 ому трубопроводу таким образом, чгобы расход холодоноснте.чя в ннх был равным.

Однако прнмснение этого устройства для замораживання горных пород требует монтажа разветвленно сети коллектор)1ых и раенределительных трубопроводов с количеством ннток 8 н более. При такой развствленностн значительно усложняются работы но монтажу трубонроводов, суммариая длнна всех магистральных трубопроводов остается весьма значительной н нрнводит к нераиноиа.мьным теи.ювым нотерям в них.

Прн этом С(): данаемы11 .юдонородн массив разбивают но д.пине на отдельные зоны, а работы но заморажщ иино горных иород в каждой зоне ведут носледовательно н согласовывают с темнами проходки гориой выработки. Так, носле окончания работ но создащно лсдоиородиого масснва

в первой зоне (активное замораживание) и начала в ней горнонроходческих работ, нрнступают к активному замораживанию горных пород во второй зоне, а для сохранения ледопородного массива в первой зоне на время ведения горнопроходческих работ переходят к ноддерживающему (пассивному) режнму замораживания. Для осуществления таких режимов замораживания приходится монтировать раздельные для каждой зоны сети циркуляции холодоносителя с установкой на замораживающей стагщии обособленного оборудования.

Кроме того, такое техническое рещение приводит к нерациональному исиользованию холодопроизводительпости замораживающей станции, так как известно, что в период активного замораживания холодильное оборудованне несет полную тепловую нагрузку только в начальный период с постенепным снижением холодоироизводительности (до 30-%) к концу активного нернода.

Целью изобретения является синжение трудоемкости моитажных работ путем сокращеппя протяженности трубонроводов, более полного использования теплоемкости холодоносителя н псключення режима иассивного замораживания.

Поставленная цель достигается тем, что раснределительный и коллекторный трубопроводы объединены в один магистральный трубонровод, а замораживающие колонки сгруннированы в отдельные ветви, имеющие нараллельную гидравлическую связь с магистральным трубонроводом и последовательную между колонками внутри ветви, причем магистральный трубопровод снабжен установленными между точками включения каждой ветви гидравлическими сонротивлениямн.

На фиг. 1 показана схема устройства для создания ледонородных масснвов; на фиг. 2 - то же, для создания контурных ледопородных ограждений котлованов, горных выработок или ледопородных завес.

Устройство состоит из распределительного 1 и коллекторного 2 трубопроводов для холодоносителя, объединенных в один ма|истральньш трубопровод 1-2. Замораживающие колонки 3 сгруппированы в отдельные ветви 4 и включены в магистральный трубопровод 1-2 в точках 5 (вход) и 6 (выход холодоносителя нз ветви). Таким образом, ветви 4 имеют последовательную гидравлическую связь между замораживающими колонками 3 внутри ветви и параллельпую с магистральным трубопроводом 1-2.

Магистральный трубопровод 1-2 снабжен гидравлическими сопротивлениями 7, которые устанавливают между точками 5 и 6 включения одной ветви 4.

Устройство работает следующим образом.

Холодоноснтель от замораживающей станции иостуиает в распределительный трубопровод 1 (начало объидииенного магистрального трубоировода 1-2). Здесь под разиостью дав.чений в точках подключсиия 5 и 6 ветви 4, создаваемого устанозленными гидравлическим соиротивле ием 7, часть холодоиоснтеля через точку иодключения 5 поступает в замораживающие колоики 3 и, отобрав тепло у окружающих горных пород, возвращается в магистральный трубопровод 1-2 через точку подключения 6 и т. д. Расход холодоноситс ли через отдельиые ветви 4 замораживаюгци.х колонок 3 устаиав.ливают путем измеиспия величины гидрав.чичсского сонротив.юния 7 соответствуюн1,ей ветви.

При создаиии .едоиородных массивов с многорядным расиоложеипем замораживающих колонок (см. фиг. 1) на иоверхиости по периметру выработки ирокладывают магистральный трубоировод 1-2 и между точками включения 5 и 6 ветвей 4 замораживающих колонок 3 устанавливают гид)авлическое сопротивление 7, представляющее собой задвижки тина луд.ю.

По заданны.м темиам проходки горио выработки с учетом времени образования ледонородного масснва определяют первоначальное количество ветвей 4 и замораживаюнигх колонок 3, включаемых в работу.

Устройство позволяет впутрн отдельной ветви на магистральиом трубопроводе ввести между точками подключения гидравлические сопротивления 7. Это дает возможность отказаться от раздельных пассивиого и активиого режимов замораживания и осуществлять регулируемый режим с изменением интенсивности ведеиия процесса ио созданню ледолородного ограждения. Для этого в соответствин с теилотехническими расчетами гидравлическими сопротивлениями (задвижками) 7 устаиавливают необходимый расход холодоносителя так, чтобы расход его в ветвях, расиоложенных ближе к устью горной выработки, был больще. Более интенснвная цнркуляция холодоносителя в начале участка замораживания иозволяет создавать ледоиородиый массив дифференцироваио ио длиие и завершат) его формирование но мере приближення фронта горноироходческих работ. При этом ветви замораживающих колонок, оказавщиеся в зоне ведения гориоироходческнх работ, отключают, а ранее не действ пощие подключают в работу. Количество замораживающих колоиок, объединяемых в одну ветвь, определяют теплотехническим расчетом таким образом, чтобы наиболее иолио использовать теплоемкость холодоносителя.

Другим примером исиользоваиия устройства является образованне контурных ледопородиых ограждеиий или ледоиородиых завес. В этом случае (см. фиг. 2) по контуру строящейся горной выработки монтируют в одну нитку магистральный Т1)убонровод 1-2, к которому в точках 5 и 6 нодключают сгруппированные в ветви 4 замораживающие колонки 3, а между точками включения ветвей устанавливают гидравлические сопротивления 7, нредставляющие собой отрезки труб меньшего диаметра. Величину гидравлического сопротивления оиределяют гидравлическим и теплотехническим расчетом так, чтобы количество .холодоноснтеля, нроходящего через ветвь замораживаюн1,их ко.юнок, удовлетворяло условию эффективного теплообмена между ними и замораживаемыми породами. В этом случае расход холодоиосителя в ветвях замораживаюпи(х колоиок равный н постоянный на всем нротял ;ении участка замораживания. Использование устройства для замораживания гориых пород выгодио отличается от известных ранее. Так, но предварительным расчетам, прпменеипе его нри созданнн ледонородных .масспвов позволяет сппзпть трудоемкость .моптажных работ на 30-40%, а за счет сокращения тепловых потерь в трубопроводах, более полного iicнользованпя теплоемкости холодоносителя и введения дифференцированного режима замораживания сннзить холодонроизводптельпость замораживающей станнии на 17-20%. Формула изобретения 1. Устройство для за.мораживання горных иород, включающее 15аснределительпы1 1 и коллекторный трубопроводы для холодоносптеля п соедпненпые с ппмп заморажпвающпе колонки, о т л п ч а ю ni с е с я тем, что, с целью сннженпя трудосмкостн монтажных работ путем сокращення протяженностп трубопроводов п более полпого пспользовання тенлоемкостп холодоносптеля, распределптельпый и коллскторпьи трубопроводы объедипепы в одни магпстральньп трубонровод, а заморал пвакмцпе колопкп сгрупппровапы в отдельные зетвп, имеюП1,пе пара,1Лс; ьну1О гидраг.шческую связь с .1агпстра.1ьпым трубопроводом и иос.тедовательпую между колопками внутри ветви. 2. Устройство по п. 1, о т л п ч а ю щ е е с я тем, что, с целью исключения режима пассивного замораживания, магистральный трубопровод спабжеи гидравлическими соиротивлеипямп, устаиовленнымн меж.ту точками включения каждой ветви. Источнпкн ппформацпп, Припятью во внпманпе прп экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР oYo 376567, кл. Е 21D 1/12, 1973. 2. Трупак Н. Г. Заморажпванне горных пород прп проходке стволов, М., Углетехпздат, 1954, с. 359, рпс. 188 (прототип).

О-О-О-О О-О-О-6

Л

м

и i

&

5 В