Способ гидроиглового оттаивания вечномерзлых пород Советский патент 1981 года по МПК E02F5/30 

(54) СПОСОБ ГИДРОИГЛОВОГО ОТТАИВАНИЯ ВЕЧНОМЕРЗЛЫХ ПОРОД

I

Изобретение относится к технологии открытой разработки вечномерзлых пород и может быть использовано в горнодобывающей промышленности и строительстве при гидрооттаивании мерзлых пород.

Известен способ гидроиглового оттаивания для подготовки вечномерзлых пород к выемке. В мерзлый в грунт погружают буровыми станками трубчатые стальные иглы С непрерывной подачей воды через отверстия в буровых коронках. Восходящий фильтрационный поток уже во время погру- . жения иглы создает узкий столб талого груйта. Дальнейшее нагнетание воды через иглы вызывает постепенное расширение искусственных таликов и слияние их в общий талый массив 1.

Для увеличения объемов оттаивания при is одновременном снижении расхода дефицитной буровой стали можно буровые работы производить зимой, а в пройденные-скважины опускать пластмассовые или облегченные металлические трубы. Однако весной (в условиях Северо-Востока это применимо в середи- 20 не апреля) талые воды начинают затекать в скважину и, замерзая там, полностью закупоривают затрубное пространство гидроиг-.

лы, в результате чего становится невозможной циркуляция воды через иглу.

.Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ гидроиглового оттаивания вечномерзлых пород, включающий бурение скважин в зимнее время, установку в скважинах трубчатых гидроигл с образованием у их выходны с отверстий ледяных пробок, восстановление гидроигл в весенний период, заключающийся в оттаивании ледяных пробок подачей в полости гидроигл, и последующее нагнетание воды через гидроиглы в затрубные пространства скважин. Вместе с герметизацией гидроигл путем образования ледяных пробок осуществляют защиту устьев скважин колпаком от попадания влаги 2.

Однако этот способ, как показала практика, не нащел широкого применения в виду наличия существенных недостатков.

. В весенний период при положительных температурах воздуха слой мерзлых пород, окружающих устья скважин, начинает оттаивать и образующаяся в результате этого вода, а также атмосферные осадки, затекают в скважину. За счет отрицательной температуры породы стенок скважин попадающая в них вода замерзает в полостях игл и в затрубных пространствах. При этом защитные колпаки над устьями скважин не препятствуют отмеченному процессу.

Гидроиглы в результате этого оказываются вмороженными в скважины и сцементированными с их порогами. Нагнетаемая в иглы для восстановления теплая вода ввиду отсутствия циркуляции застаивается, охлаждается и тоже замерзает. Поэтому, чтобы добиться оттаивания от иглы образовавшегося льда, необходимо заменять охлаждающуюся в игле теплую воду. На это уходит много времени и не во всех случаях удается восстановить иглу. Много игл выходит из строя, а это, в свою очередь, срывает гидрооттайку полигона.

Целью изобретения является повышение производительности за счет сокращения времени на восстановление гидроигл.

Указанная цель достигается тем, что каждую гидроиглу устанавливают в скважине совместно с дополнительной трубкой, которую располагают в затрубном пространстве и одним концом сообщают с нижней частью полости гидроиглы, а другим - с атмосферой, а воду, поданную для восстановления гидроигл, выводят на дневную поверхность через дополнительные трубки, которые после оттаивания ледяных пробок у выходных отверстий гидроигл герметизируют.

На чертеже изображено устройство для осуществления способа гидроиглового оттаивания.

Устройство включает размещенную в скважине 1 гидроиглу 2 из гладкостенного материала, например полиэтилена. На выходе гидроиглы 2 образована ледяная пробка 3 из легкоразмываемого водой материала, например глины. Параллельно с гидроиглой 2 в затрубном пространстве 4 скважины 1 размещена трубка 5 уменьщенного диаметра, один конец которой сообщен с полостью иглы 2, а другой - с атмосферой. Полость 6 гидроиглы 2 посредством резинового щланга 7 соединена с водоводом (не показан).

В зимнее время бурят скважины 1 и размещают в них гидроиглы 2 с ледяными пробками 3 у выходных отверстий и трубками 5, которые выводятся наружу. На верхние концы гидроигл 2 надевают щланги 7, соединяющие их с водоводом.

В весенний период насосной станцией нагнетают воду в гидроиглц 2. Вода из полостей 6 попадает в трубки 5, а из них

вытекает на дневную поверхность. Попадающая в полости 6 вода одновременно оттаивает пробки 3, а ее часть попадает в затрубные пространства игл 2. В результате циркуляции воды происходит кондуктивный теплообмен между стенками гидроигл 2 трубок 5 и льдом, и за короткое время (10-15ч) происходит разрущение пробок 3 на выходах игл 2 и создание талой зоны в затрубном пространстве 4 скважин 1. С

разрушением пробок 3 иглы считаются .восстановленными и готовыми к процессу гидрооттайки. Перед началой гидрооттайки выходы трубок 5 на дневную поверхность герметизируют.

Способ, осуществляемый согласно изобретению, значительно сокращает трубоемкость работ по восстановлению гидроигл, увеличивает объем использования гидроигл в подготовке пород к выемке, снижает себестоимость подготовки 1 м пород к выемке в 1,5-2 раза и повышает производительность труда в 2,5-3,0 раза.

Формула изобретения

5 Способ гидроиглового оттаивания вечномерзлых пород, включающий бурение скважин в зимнее время, установку в скважинах трубчатых гидроигл с образованием у их выходных отверстий пробок, восстановление гидроигл в весенний период, заключающееся в оттаивании ледяных пробок подачей воды в полости гидроигл, и последующее нагнетание воды через, затрубные пространства скважин, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности за счет сокращения времени на восстановление гидроигл, каждую гидроиглу устанавливают в скважине совместно с дополнительной трубкой, которую располагают в затрубном пространстве и одним концом сообщают с нижней частью полости гидро0 иглы, а другим - с атмосферой, а воду, поданную для восстановления гидроигл, выводят на дневную поверхность через дополнительные трубки, которые после оттаивания ледяных пробок у выходных отверстий гидроигл герметизируют.

5Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

2.Труды ВНИИ- 1, том XXX, Магадан, 1970. с. 258 (прототип).