Реферат Курсовая Конспект
Сущность способа и область его применения - раздел Производство, ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ И ГАЗОДИНАМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ГОРНОГО ПРОИЗВОДСТВА Проведение Горных Выработок В Слабоустойчивых Водоносных Поро...
|
Проведение горных выработок в слабоустойчивых водоносных породах невозможно без специальных мероприятий по их упрочнению и понижению водопроницаемости.
При строительстве шахтных стволов около 20% проходки приходится на долю таких пород. Одним из наиболее распространенных мероприятий по повышению устойчивости и понижению водопроницаемости пород является предварительное их замораживание.
Основная задача замораживания пород при строительстве подземных выработок заключается в образовании вокруг их будущего контура ледопородного ограждения, воспринимающего на себя давление окружающих незамороженных пород и препятствующего притоку воды в выработку при ее проходке.
Для образования ледопородного ограждения на некотором расстоянии от контура будущей выработки (примерно равном половине толщины ледопородного ограждения) в один или в несколько рядов бурят замораживающие скважины (рис. 3.1).
Рис. 3.1. Схема расположения замораживающих скважин:
1 — проектный контур выработки в свету; 2 — проектный контур выработки в проходке; 2 — замораживающие скважины
В замораживающие скважины вставляют замораживающие колонки. Наружная труба колонки по своему внешнему диаметру равна диаметру замораживающей скважины. Через замораживающие колонки прокачивают хладоноситель с температурой 233-253 К (-20÷-40°С). В качестве хладоносителя используют растворы (рассолы) хлористого кальция СаС12, у которых температура замерзания при насыщении равна 217,5 К (-55,5°С).
Охлаждение хладоносителя (рассола) осуществляют с помощью хладоагента, в качестве которого в основном применяют аммиак (МН3) и фреон — хлорфторзамещенные углеводороды на основе метана (СН4) и этана (С2Н6). Температура испарения Ти аммиака при нормальном давлении Ти = 239,6 К (-33,4°С). Температура испарения фреона различна и зависит от соотношения в нем атомов хлора, фтора и водорода. У фреона-12 (СС12F2) Ти = 243,2 К (-29,8°С), у фреона-22 (СНС1F2) Ти = 232,2 К (-40,8°С), уфреона-13 (СС1Fз) Ти = 191 К <-82°С).
Охлаждение хладоносителя (рассола) хладоагентом осуществляют на холодильной станции, схема которой приведена на рис. 3.2.
Рис. 3.2. Схема холодильной станции
Компрессором 1 пары хладоагента сжимаются до 0,6-1,2 МПа, при этом его температура повышается до 353÷473 К (80-100 С). Из компрессора пары хладоагента, пройдя маслоотделитель 2, поступают в конденсатор 3. В нем хладоагент конденсируется на трубах, по которым циркулирует вода. Температура хладоагента при этом понижается до 288÷298 К (15÷250С). Из конденсатора жидкий хладоагент поступает в испаритель 4, где за счет резкого снижения давления до 0,05-0,15 МПа, происходит испарение хладоагента. температура образующихся паров хладоагента понижается до 243÷253 К (минус 30÷20°С). Пары хладоагента поднимаются по змеевику испарителя и снова поступают в компрессор. Змеевик помещается в рассольном баке 5, в котором находится жидкий хладоноситель 6 (рассол). Из рассольного бака с помощью насоса 7 хладоноситель подается к замораживающим колонкам. После возврата хладоносителя к устью замораживающих колонок он снова поступает для охлаждения в рассольный бак.
Кроме рассолов для замораживания пород применяют жидкие хладоагенты при их непосредственном испарении. В качестве жидких хладоагентов применяют азот (температура испарения Ти = 77,2 К (-195,8°С); пропан Ти = 230,8 К (-42,2°С); фреон-22 Ти = 233 К (-40°С); аммиак Ти = 239 К (-34°С).
На рис. 3.3 приведены три схемы цируляции хладоносителя в замораживающей колонке.
Рис. 3.3. Схема циркуляции хладоагента:
1 — внешняя труба; 2 — внутренняя; 3 — башмак; 4 — диафрагма
На рис. 3.3, а изображена прямая цируляции хладоносителя в замораживающей колонке, когда входящий поток хладоносителя подается по центральной трубе, а исходящий выдается по коаксиальному зазору между внутренней и внешней трубой.
На рис. 3.3,б - обратная, когда входящий поток хладоносителя подается по коаксиальному зазору, а исходящий выдается по центральной трубе.
На рис. 3.3,в - комбинированная, когда во внешней трубе располагают две нитки внутренних труб, одна из которых является подающей, а другая — откачивающей. В последнем случае в замораживающей колонке, в ее нижней части монтируют диафрагму. Применение той или иной схемы зависит от того, в какой части массива (близлежащих от устья скважины или более удаленных участках) необходимо создать более мощное ледопородное ограждение.
Проходка выработок с применением замораживания пород включает:
1) бурение скважин и установку в них замораживающих колонок;
2) образование ледопородных ограждений;
3) проведение и крепление выработки под защитой ледопородного ограждения;
4) оттаивание замороженных пород.
Замораживающие скважины, как правило, бурят диаметром 200-250 мм. Расстояние между скважинами зависит от тепловых свойств пород и водопритока в них. Перебур скважин по отношению к проектной глубине (длине) выработки обычно составляют 3-5 м.
После монтажа замораживающих колонок их подсоединяют к системе питания холодильной станции и начинают процесс формирования ледопородного ограждения, закачивая в колонки хладоноситель.
Формирование ледопородного ограждения контролируется через термические и гидрогеологические скважины с применением акустических и электромагнитных способов контроля.
Термические скважины бурят вокруг проектного контура будущей выработки с различным удалением от ее центра. Гидрогеологическую скважину бурят в центре будущей выработки. Термические скважины служат для установки в них термопарных датчиков для контроля за ходом формирования ледопородного ограждения, гидрогеологическая — для контроля за притоком воды.
Формирование ледопородного ограждения считается законченным, когда отдельные ледопородные цилиндры вокруг замораживающих скважин сомкнутся и толщина ледопородного ограждения между скважинами достигнет проектных значений. Убедившись с помощью контролирующей аппаратуры в надежности ледопородного ограждения, начинают проходку выработки и ее крепление, после чего происходит оттаивание замороженных пород.
Проходка подземных выработок и строительство подземных сооружений с замораживанием пород широко применяется как у нас в стране, так и за рубежом в горнодобывающей промышленности, в гидротехническом и транспортном строительстве, при сооружении метрополитенов и коммунальных тоннелей, подземных нефте- и газохранилищ, фундаментов под промышленные сооружения и в ряде других случаев.
– Конец работы –
Эта тема принадлежит разделу:
Государственное образовательное учреждение... высшего профессионального образования... Кольский филиал Петрозаводского государственного университета...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Сущность способа и область его применения
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Твитнуть |
Новости и инфо для студентов