Способ искусственного замораживания горных пород Советский патент 1982 года по МПК E21D1/12 

(5t) СПОСОБ ИСКУССТВЕННОГО ЗАМОРАЖИВАНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД

1

Изобретение отн.осится к строительству шахт с применением искусственного замораживания пород и может быть использовано при последовательном замораживании пород вокруг горизонталь- . ных выработок и проходке двух и более рядом расположенных вертикальных стволов шахт при ступенчатом замораживании пород в сложных гидрогеологических условиях.. ,Q

Известен способ замораживания пород при проходке стволов и других горных выработок, включающий бурение скважин и подачу в них Хладоносителя СП..15

Недостаток этого способа заключается в том, что при замораживании пород на большие глубины требуется боли шое количество воды, охлаждающей ам- 2о миак в конденсаторе. Причем охлаждающая вода в конденсаторе существенно нагревается, что приводит к снижению хладопроизводительности станции и

увеличению сроков замораживания пород.;

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ искус ственного замораживания горных пород, включающий последовательную пог дачу хладоносителя в замораживающие колонки, установленные в зоне замораживаемых пород ,и охлаждение хладоносителя циркуляцией охлаждающей жидкости в конденсаторе С2.

Недостаток этого способа состоит в том, что при замораживании пород на большие глубины (300-600 м) , когда естественная температура пород достигает +20 - +25°С, особенно в летний период, охлаждающая в конденсаторе хладагент (аммиак) жидкость (вода) нагревается до +30 - . В резулБТ 1те этого хладопроизводительность станции уменьшается на 30-40, температура Хладоносителя в испари3 ; 96 теле повышается. Это приводит к значительным энергозатратам. Цель изобретения - снижение энергозатрат. Поставленная цель достигается согласно способу, включающему подачу хладоносителя в замораживающие колонки, установленные в зоне замораживаемых пород, и охлаждение хладоноси,теля циркуляцией охлаждающей жидкости в конденсаторе, при котором перед подачей кладоноситель дополнительно охлаждают в колонках, установленных в ранее замороженной породе, затем при подаче хладоносителя в колонки, установленные в замораживаемой поро де, одновременно подают охлаждающую жидкость из конденсатора в колонки, установленные в ранее замороженной породе. На фиг, 1 изображена принципиальная схема реализации предлагаемого способа; на фиг. 2 - схема работ в . случае проходки двух рядом расположенных стволов; на фиг. 3 схема осуществления способа при проходке горизонтальной выработки, вид в плане; на фиг. k - разрез А-А на фиг. 3 на фиг. 5 - Ступенчатое замораживание при проходке ствола. .Схема осуществления предлагаемого способа включает замораживающие коло ки 1 и 2,-состоящие из замораживающих 3 и и питающих 5 и 6 труб, испаритель 7, компрессор 8, маслоотдел тель 9, конденса-qpp 10, регулирующий вентиль П, насос 12 для подачи хладоносителя 13 в замораживающую колонку 1, насос 1k для подачи охлаж дающей жидкости 15 в конденсатор 10, емкость 16 с хладоносителем 13 и емкость 17 с охлаждающей хладагент жид костью 15- Выход 18 насоса 12 и вход 19 питающей трубы 5 замораживающей колонки 1, расположенной в замораживаемом участке 20, через вентили 2123 соединены с выходом 2 насосса Н для подачи охлаждающей хладагент жид кости 15 в конденсатрр 10 и с входом 25 питающей гтрубы 6 замораживающей колонки 2, расположенной в ранее зам роженном участке 26, а выход 27 коло ки 2 через вентиль 28 соединен с вхо дом 29 конденсатора 10 и через вентиль 30 с входом 19 питающей трубы 5 колонки 1, расположенной в замораживаемой зоне 20. Способ осуществляют следующим образом. Перед подачей хладоносителя 13 в колонку 1 его подают насосом 12 через вентиль 22 на вход 25 питающей трубы 6 колонки 2. Пройдя по колонке 2 хладоноситель 13 охлаждается от +20 +2k до О- за счет отбора холода из замсэроженных пород 26. После этого с выхода 27 колонки 2 через вентиль 30 хладоноситель 13 поступает на вход 19 питающей трубы 5 колонки 1. Пройдя по колонке 1, хладоноситель 13 отбирает тепло от талых пород 20. С выхода 31 колонки 1 нагретый хладоноситель 13 через вентиль 32 и испаритель 7 насосом 12 снова подается в-колонку 2. После предварительного охлаждения талых пород 20 подачу хладоносителя 13 в колонки 2 прекращают и его циркуляцию осуществляют по обычному замкнутому циклу, т. е. после его охлаждения в испарителе 7 насосом 12 нагнетают через вентиль 21 в колонку 1, а из колонки 1 через вентиль 32 подают снова в испаритель 7 для его охлаждения. В этом случае одновременно с подачей хладоносителя- 13 8 колонку 1 охлаждающую в конденсаторе 10 аммиак жидкость (воду или рассол) насосом 14 через вентиль 23 подают на вход 25 питающей трубы 6 колонки 2. Пройдя колонку 2, с выхода 27 охлажденная жидкость 15 подается через вентиль 28 в конденсатор 10 для охлаждения- аммиака, который циркулирует по замкнутому циклу от конденсато1)а 10 через регулирующий вентиль 11, испаритель 7, компрессор 8, маслоотделитель 9 и конденсатор 10. При сооружении протяженных горных выработок замораживание пород осуществляют последовательно ступенями или зонами. Кроме того. При освоении месторождений полезных ископаемых, залегающих на больших г;лубинах, на одной площадке проходят последовательно два ствола с применением ступенчатого замораживания, пород, т. е. вначале замораживают породы I ступени, а затем И. В случае, когда предлагаемым способом проходят два рядом расположенных вертикальных ствола 33 и З, одновременно с подачей хладоносителя в колонки 1, расположенные в зоне талых пород 20, где намечается проходить вертикальный ствол 3, подэют из конденсатора нагретую жидкость в колонки 2, расположенные в зоне замороженных пород 26 пройденного вертикального ствола 33 закрепленного постряйной крепью 35В случае, когда предлагаемым спосо бом проходят протяженные горизонтальные горные выработки, одновременно с подачей хладоносителя в колонки 1о расположенные впереди забоя 56 ствола в зоне поддержания ледопородного : ограждения 37 в замороженном состоянии, подают нагретую жидкость из конденсатора в колонки 2ai, расположенные на пройденном участке 38 ствола, закрепленного постоянной крепью 35, а также в колонки 26, расположенные . в забое 36 по трассе выемки пород 39 В случае, копда.вертикальный ствол проходят ступенчатым замораживанием, одновременно с подачей хладоносителя в колонки 1, расположенные в зоне поддержания ледопородного ограждения в замороженном состоянии (О ступень подают нагретую охлаждающую хладагент жидкость из конденсатора в колонки 2с в пределах I ступени замораживания, т. е. обеспечивается циркуляция на пройденном участке kQ ствола, закрепленного постоянной крепью 35, а также эта жидкость подается в колонки 25, расположенные на трассе выемки пород. Предлагаемый способ позволит перед замораживанием предварительно понизить температуру талых пород в зоне, ограниченной проектА1ыми размерами ледопородного ограждения, от +20-- +2 до О - - -2С за счет использования холода, сосредоточенного в ранее созданном ледопрродном ограждении вокруг ствола на пройденном и закрепленном постоянной крепью участке. При его использовании нагретая в конденсаторе жидкость до+36°С за счет отбора тепла при конденсации аммиака охлаждается в колонках до +2 за счет холода замороженных пород. Понижение температуры охлаждающей аммиак жидкости повышает хладопроизводительность аммиака в холодильной установке. Все это позволяет значительно снизить энергозатраты. формула изобретения Способ искусственного замораживания горных пород, включающий подачу хладоносителя в замораживающие колонки, установленные в зоне замораживаемых пород, и охлаждение хладоносителя циркуляцией охлаждающей жидкости в конденсаторе, отличающий- с я . тем, что, с целью снижения энергозатрат, перед подачей хладоноситель дополнительно охлаждают в колонках, установленных в ранее замороженной породе, затем при подаче хладоносителя в колонкиj установленные в замораживаемой породе, одновременно подают охлаждающую жидкость из конденсатора в колонки, установленные в ранее замороженной породе. Источники информации, принятые во внимание, при экспертизе 1.Покровский Н. М. Сооружение и реконструкция горных выработок. М., Госгортехиздат, М9бЗ, ч. Ill, с. 102-108. 2.Трупак Н. Г. Замораж1 вание горных пород при проходке стволов. М., Углетехиздат, 195, с. (прототип).

сриг.Ч