рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Сущность способа и область его применения

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:

Термодинамические и газодинамические процессы горного производства

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

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Термодинамические параметры земной коры
  Верхняя толща горных пород Земли называется земной корой. Земная кора простирается от поверхности Земли до границы Мохоровичича, которая отделяет земную кору от мантии Земли. Мощ­но

Источники тепла земных недр
  Тепловое поле земной коры формируется в результате процесса теплообмена при наличии источников тепла. Теплообмен в земной коре осуществляется посредством теплопроводности, конвекции

Процессы теплопереноса в недрах Земли
  Как было отмечено ранее, теплообмен в горных породах осуществляется теплопроводностью, конвекцией и излучением. Применительно к задачам горного производства весьма важной является з

Использование тепла земных недр
  Геотермальные ресурсы разделяют на повсеместно распростра­ненные и локализованные. Повсеместно распространенные гео­термальные ресурсы представлены те

Приближенные методы расчета температурных режимов при эксплуатации породных теплообменников
  Если принять, что вода, фильтрующая в породном теплообмен­нике, нагревается только за счет тепла, заключенного в его объеме, а потеря тепла в нем компенсируется за счет подпитки теп

Разработка связных пород в период с отрицательными температурами
  В России около 25-30% ежегодных объемов разрабатываемых рыхлых и связных пород на карьерах приходится на периоды года с отрицательными температурами. Еще больший объем земляных ра­б

Месячные колебания температуры внешней среды
  Для определения зависимости изменения температуры в зим­ний период используем значения среднемесячной температуры в данном районе. Обозначим среднемесячные температуры с октября по

Расчет глубины промерзания связанных пород
  Рассмотрим случай промерзания связной породы при открытой разработке месторождений. Сформулируем задачу: на поверхности полупространства в момент времени t=0 устанав

Полное предотвращение промерзания грунта при использовании теплоизоляционных покрытий
  Рассмотрим случай, когда теплоизоляционное покрытие обес­печивает полное предотвращение промерзания грунта. Для определения толщины теплоизоляционного покрытия (d) и

Промерзание грунта на допустимую глубину при использовании теплоизоляционного покрытия
  Для решения данной задачи рассмотрим модель «теплоизоляци­онное покрытие-промерзший грунт-талый грунт», изображенную на рис. 2.3.

Тепловой расчет формирования одиночного ледопородного цилиндра
  При замораживании вокруг каждой замораживающей колонки формируется температурное поле, изотермы которого представляют собой в плане концентрические окружности. Температура породы не

Параметры образования ледопородных ограждений
  Формирование ледопородных водонепроницаемых ограждений и подпорных стен производят с помощью серии замораживающих колонок, расположенных на равном расстоянии друг от друга. В этом с

Требования к тепловому режиму в подземных выработках
Тепловой режим в подземных выработках характеризуется совокупностью термодинамических параметров воздуха, окружающе­го массива, горной массы, машин и людей. Основными термодинами­ческими

Влияние теплового режима на процессы ведения подземных горных работ
  Влияние теплового режима рудничного воздуха сказывается на производительности труда горнорабочих, обеспечении безопасных условий их труда, поддержании устойчивости горных выработок

Уравнения теплообмена массива с вентиляционной струей в шахтной выработке
  При проветривании возможны следующие случаи взаимодейст­вия вентиляционной струи в шахтной выработке с окружающим мас­сивом: • стационарный режим теплообмена; • не

Теплообмен при проветривании подземных выработок
  Критериальная зависимость для определения параметров теп­лообмена рудничного воздуха со стенками выработок имеет следую­щий вид:

Источники тепла в подземных выработках
  Учет источников тепловыделения в выработках и определение их интенсивности необходимо для составления уравнений теплового баланса, на основании которых производят расчет необходимог

Методы нормализации температурного режима рудничного воздуха
  Мероприятия по нормализации температурного режима руд­ничного воздуха можно разделить на два типа: 1) теплотехнические, основанные на применении различных технически

Проблемы разработки и транспортирования рыхлых и связных пород
  При разработке талых рыхлых и связных пород проблемным является вопрос предотвращения налипания горной массы на рабо­чую поверхность добычного и транспортного горного оборудования и

Термодинамическое разрушение талых рыхлых и связных пород
  Как уже указывалось, что для очистки транспортных сосудов от налипшей горной массы применяют бесконтактный термодинамиче­ский способ. В качестве генератора высокоскоростной газовой

Термодинамическое хрупкое разрушение мерзлых рыхлых и связных пород
  Этот способ разрушения имеет место при термическом бурении скважин в мерзлых породах, а также при термодинамической очист­ке рабочих поверхностей добычного и транспортного горного о

Термодинамическое разрушение мерзлых рыхлых и связных пород путем оттаивания и абляции
  Режим термодинамического разрушения мерзлых рыхлых и связных пород путем оттаивания и абляции имеет место при TTh < 106°С/м в процесс бурения скважин или оч

Техника и технология термодинамического разрушения талых и мерзлых пород при их разработке и транспортировании
  Термодинамическое разрушение талых и мерзлых рыхлых и связных пород применительно к очистке добычного и транспортного горного оборудования от налипшей и намерзшей горной массы в нас

Коэффициенты диффузии
  В выражениях для диффузионных газовых потоков ко­эффициенты молекулярной и турбулентной диффузии являются единственными параметрами, учитывающими свойства среды. Ес­тественно, что э

Общие положения
  Во многих случаях по­лезные результаты могут быть получены более простым инте­гральным методом. Интегральный метод, или метод усредненных характеристик, ос­нован на том фак

Выработка как объект вентиляции
  Характер проявления газодинамических эффектов в горных выработках существенно зависит от характера движения воздуха в последних. Как известно, в практике шахтной аэрологии воздушные

Ограниченные потоки в системе выработок
  Возникающие в выработках с ограниченными воздушными по­токами газодинамические ситуации зависят от режима вентиляции, вида источника (точечный или линейный), характера газовыделения

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги