Устройство для замораживания горных пород

 

!

11) 7520 I 3

ОП ИСАН И а

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 05.01.78 (21) 2564879 22-03 с присоединением заявки № (23) Приоритет (51) X1 K..

Е 21Р 1. 14

Государственный комитет (43) Опубликовано 30.07.80. Б!Оллстснь Л 28 по делам изобретений (53) УДК 622.253.3 (088.8) и открытии (45) Дата опубликования описания 30.07.80 (72) Авторы изобретения И, Д. Насонов, О. А. Долгов, В. Н. Романов, А. M. Левицкий, Б. Б. Бергер и Л. С. Ермакова (71) Заявитель Московский ордена Трудового Красного Знамени горный институт (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАМОРАЖИВАНИЯ ГОРНЫХ

ПОРОД

, .ФЙ)Д ЗйЬ 1Ы1.", Изобретение относится к строительству, прежде всего шахтному, а именно к искусственному замораживанию горных пород, и может оыть применено ири проходке горизонтальных и наклонных Iopllhlx выработок в горнодобывающей промышленности, в подземном городском, промышленном и транспортном строительстве, а также при строительстве спец!1алГ.Г!ых сооружений I3 сложных горногсолоп(ческих условиях.

Известно устройство для замораживания горных пород, в котором вход каждой замораживающей колонки подключен к распределительному трубопроводу, а вь)ход— к коллекторному (1).

Однако в случае необходимости замораживания значительных площадей горных пород приходится применять несколько таких устройств с их индивидуальным питанием холодоиосител M, что создаст значительные организационные и теxtlilческис

:3атРУДН СИИ<Я, Увс.i it top(i?f JJI3(iioщей станции, тем самым увеличивается стоимость работ 110 замораживаник), Известно также устройство для замораживания горных пород, включающее распределительный и коллекторный трубопроводы для холодоиосителя и сосдиисииыс с

111.".<)и 3H МОр H?I(III3H IOII(II(Ñ кО,JOII I(11 (2

При использовашш известного устройстBH IIH << ЧВСТКС ЗВМОРВЖИВВНИЯ

TH I(II)I OOP (IЗОМ, I ГООЫ Р

В I I I i X.

П р и <) то м с(х., i i B if «м ы и, ) «;l o 1 i () po,(и ы и

2а М<)ССИВ Р ) 3()lit3

Boj)1!Oil l3bIj)HooTI(lI. Г;(к, Iloc, i( работ 110 создаишо лсдопородиого массива

7520i в первой зоне (активное замораживание) и начала в ней горнопроходческих работ, приступают к активному замораживаншо горных пород во второй зоне, а для сохранения ледопородного массива в первой зоне на время ведения горнопроходческих работ переходят к поддерживающему (пассивному) режиму замораживания. Для осуществления таких режимов замораживания приходится монтировать раздельные для каждой зоны сети циркуляции холодоносителя с установкой на замораживающей станции обособленного оборудования.

Кроме того, такое техническое решение приводит к нерациональному использованию холодопроизводительности замораживающей станции, так как известно, что в период активного замораживания холодильное оборудование несет полную тепловую нагрузку только в начальный период с постепенным снижением холодопроизводительности (до 30 /о ) к концу активного периода.

Целью изобретения является снижение трудоемкости монтажных работ путем сокращен!1я протяженности трубопроводов, более полного использования теплоемкости холодоносителя и исключения режима IIacсивного замораживания.

Поставленная цель достигается тем, что распределительный и коллекторный трубопроводы объединены в один магистральный трубопровод, а замораживающие колонки сгруппированы в отдельные ветви, имеющие параллельную гидравлическую связь с магистральным трубопроводом и последовательную между колонками внутри ветви, причем магистральный трубопровод снабжен установленными между точками включения каждой ветви гидравлическими сопротивлениями.

На фиг. 1 показана схема устройства для создания ледопородных массивов; на фиг.

2 — то же, для создания контурных ледопородных ограждений котлованов, горных 45 выработок или ледопородных завес.

Устройство состоит из распределительного 1 и коллекторного 2 трубопроводов для холодоносителя, объединенных в один магистральный трубопровод 1 — 2. Заморажи50 вающие колонки 3 сгруппированы в отдельные ветви 4 и включены в магистральный трубопровод 1 — 2 в точках 5 (вход) и 6 (выход холодоносителя из ветви). Таким образом, ветви 4 имеют последовательную гидравлическую связь между замораживающими колонками 3 внутри ветви и параллельную с магистральным трубопроводом

1 — 2.

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

Устройство работает следующим образом. 65

4

Холодоносител1, от замораживающей станции поступает в распределительный трубопровод 1 (начало объo l»ie! I»ol магистрального трубопровода 1 — 2), Здесь под разностью давлений в точках подключения 5 и б ветви 4, создаваемого устанозленными гидравлическим сопротивлением 7, часть холодоносителя через точку подключения 5 поступает в замораживающие колонки 3 и, отобрав тепло у окру ка!Ощих горных пород, возвращается в магистральный трубопровод 1 — 2 через точку иодкл1очения б и т. д. P3cxoд холодоноситсля через отдельные встви 4 замораживающих

КолонОК 3 уCTЗ II 3B, I III3il IOT IIX 1 СM II;Iм СIIOI!11!! величины и!дравлического соиро!!!в.!сии!! 7 соответствующей ветви.

При создании . сдоиородных массивов с многорядным p3cIIo.lo êcí!Ioì замораж1!Вающих колонок (см. фиг. 1) 113 поверхности по периметру выработки прокладывают магистральный трубопровод 1 — 2 и между точками включения 5 и б ветвей 4 замораживающих колонок 3 устанавливают гидравлическое сопротивление 7, иредстаьляющее собой задвижки типа ладе!о.

По заданным темпам проходки горной выработки с учетом времени образования ледопородного массива определяют первоначальное количество ветвей 4 и замораживающих колонок 3, включаемых в работу.

Устройство позволяет внутри отдельной ветви на магистральном трубопроводе ввести между точками подключения гидравлические сопротивления 7. Это даст гозможность отказаться от раздельных пассивного и активного режимов замораживания и осуществлять регулируемый режим с изменением интенсивности ведения процесса IIo созданию ледопородного ограждения. Для этого в соответствии с теплотехническими расчетами гидравлическими сопротивлениями (задвижками) 7 устанавливают необходимый расход холодоноситсля так, чтобы расход его в ветвях, расположенных ближе к устью горной выработки, был больше.

Более интенсивная циркуляция холодоносителя в начале участка замораживания позволяет создавать ледопородный массив дифференцировано по длине и завершать его формирование по мере приближения фронта горнопроходческих работ. При этом ветви замораживающих колонок, оказавшиеся в зоне ведения горнопроходческих работ, отключают, а ранее не действующие подключают в работу. Количество замораживающих колонок, объединяемых в одну ьетвь, определяют теплотехническим расчетом таким образом, чтобы наиболес полно использовать тсплоемкость холодоносителя.

Другим примером использования устройства является образование контурных ледопородных ограждений или лсдопородных

752013 завес. В этом случае (см. фиг. 2) по коиT)1)) ст()0!1и!ейся I oplioll 1)ыработки руют в одну нитку магистральный труоопровод 1 — 2, к ко)орому в точках 5 и 6 подключают сгруппированные в ветви 4 замораживающие колонки 3, а между точками включения ветвей устанавливают гидравлические сопротивления 7, представляющие собой отрезки труб меньшего диаметра. Величину гидравлического сопротивления определяют гидравлическим и теплотехническим расчетом так, чтобы количество холодоносителя, проходящего через ветвь замораживающих колонок, удовлетворяло условию эффективного теилообмсиа между ними I! замораживасмыми породами. В этом случае расход холодоиосителя в Ветвях за мор аж!1Ваlощих ко, lоиок р 1113!lb!i! и постоянный на всем протяжении участка замораживания.

Использование устройства для замораживания горных пород выгодно отличастся от известных ранее. Так, по прсдварител— иым расчетам, применение его при создании ледопородных массивов позволяет снизить трудоемкость монтажных рабо f IILI

30 — 40%, а за счет сокращения тепловых потерь в трубопроводах, более полного»спользования теплоемкости холодоиоситсля и введения дифференцированного режима замораживания снизить холодопроизводительность замораживающей станции иа

17 — 20%.

Формула изобретения

l. стРОйстВО д, !Я 3!Iм01)

5 коллекториый трубопроводы для холодоноситсля и соединенные с ними замораживающие колонки, от.l и ч а ю щ с с с я тсм, ITî, с целью снижения трудOcмкости монтажных работ путем сокр!)щеии)1 протяженно1р сти трубопроводов и более полного использования теплосмкости холодоиоситсля, расиределител)иый и коллскториый трубопроводы обьсдиисны в один магистральный

1р боирово I„ li з;)моражив;110и!ис 1 0,.10нки

1) сгруппированы 13 отдел ьиыс 13стви, имеюи!IIC Ilар;-1,!,IС,11 II), 10 гl I;lp;li)л и lCСк1 Ю СВЯзь с ма IicTpilльиым труооироводом и последовательную между колонками внутри встi31l .

2. Устройство по п. 1. о тл и ч а ю ще с с я тем, что, с целью исключения рсжима пассивного замораживания, магистральный трубопровод снабжен гидравлическими сопротивлениями, установленными между

T O и К <1 М И 13 К. 1 К) Ч С И И Я и !1 Ж Д 0 11 B C T B I I .

Источники информации, принятые во внимание прп экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 376567, кл. Е 21D 1/12, 1973.

30 2. Трупак Н. Г. Замораживание горных пород при проходке стволов, Ч., Углстехиздат, 1954, с. 359, рис. 188 (прототип).

752013

«ч

Составитель Л. Черепенкина

Техред Л. Куклина Корректор Т. Трушкина

Редактор Д. Павлова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1206/2 Изд. № 360 Тираж 626 Подписное

ППО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5