Вся электронная библиотека >>>

Содержание книги >>>

 

ВЫСШЕЕ ГОРНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

Шахтное и подземное строительство


Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

 

Часть 2. ТЕХНОЛОГИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА ВЕРТИКАЛЬНЫХ СТВОЛОВ ШАХТ

КОНТРОЛЬ В ПРОЦЕССЕ ЗАМОРАЖИВАНИЯ ПОРОД

 

 

При замораживании горных пород необходимо осуществлять контроль трех видов: за работой замораживающей станции, за работой замораживающих колонок и за процессом формирования ледопородного ограждения.

Контроль за работой замораживающей станции заключается в поддержании заданного режима замораживания. Для этого систематически следят за показаниями контрольно-измерительных приборов (термометров, манометров, рассоломеров, водомеров и др.) и в случае необходимости вносят соответствующие коррективы в работу замораживающей станции. Кроме того, следят за тем, чтобы не произошло утечек хладоносителя в стыковых соединениях колонок с коллектором и распределителем, а также наблюдают за исправностью галереи (форшахты) и теплоизоляцией рассолопроводов.

Контроль за работой замораживающих колонок осуществляют визуально и по температуре прямого и обратного рассола замораживающих колонок. Наличие на соединительных и отводящих шлангах и на головке свежего пушистого инея свидетельствует о нормальной работе замораживающей колонки. Желтый, рыхлый, легко отделяющийся при постукивании иней свидетельствует о том, что температура в форшахте ниже температуры хладоносителя в колонках, т.е. колонка не работает.

Более совершенным является контроль по количеству холода, переданного замораживающими колонками горным породам.

При замораживании горных пород на большую глубину осуществляют контроль и за температурным режимом колонки по всей ее глубине. Для этого в межтрубное пространство колонки помещают термодатчики, которые располагают по всей глубине.

Контроль за процессом формирования ледопородного ограждения осуществляют с помощью термо- и гидронаблюдательных скважин, ультразвукового способа и средств вычислительной техники.

Термонаблюдательные скважины позволяют осуществлять периодические измерения температуры в замораживаемых горных породах в течение всего процесса замораживания. По измеренным значениям температуры строят графики развития температурных полей в замораживаемых породах, анализ которых дает возможность установить границы ледопородного ограждения на данный момент замораживания. Термонаблюдательные скважины бурят того же диаметра, что и замораживающие, оборудуют замораживающими колонками без питающих и отводящих труб и заполняют незамерзающей жидкостью (обычно хладоносителем).

 

 

В трубы опускают термодатчики которые располагают на уровне кровли и почвы каждого водоносного горизонта, а также в пределах самого горизонта. Для устранения влияния температуры атмосферного воздуха устья скважин теплоизолируют. В качестве термодатчиков применяют медь-константановые термопары или же терморезисторы. При замораживании пород на малую глубину температуру можно измерять с помощью термометров, опущенных в скважины.

Число термонаблюдательных скважин должно составлять не менее 10% общего числа основных замораживающих скважин. Их располагают группами по одной линии: одну из них — между замораживающими колонками, вторую — на проектируемой внешней границе замороженных пород, остальные — за пределами ледопородного ограждения.

Температуру в термонаблюдательных скважинах в первые 10—15 дней замораживания измеряют 2 раза в сутки. В дальнейшем показания термодатчиков снимают в одни и те же часы один раз в сутки.

Гидронаблюдательные скважины используют для контроля смыкания отдельных ледопородных тел в замкнутое ограждение. Контроль основан на том, что до смыкания ледопородного ограждения в замкнутое кольцо существует гидравлическая связь между частями водоносного горизонта, находящимися внутри и за контуром ледопородного ограждения. После смыкания отдельных ле-догрунтовых тел, образовавшихся вокруг каждой из замораживающих колонок, в замкнутое ограждение гидравлическая связь теряется. Учитывая, что в процессе промерзания водоносных пород объем льда увеличивается примерно на 9%, вода, находящаяся в породах замкнутого пространства, начинает вытесняться. В результате этого уровень воды в гидронаблюдательной скважине поднимается, свидетельствуя о сплошности ледопородного ограждения в контролируемом водоносном горизонте.

Гидронаблюдательные скважины располагают внутри замораживающего контура по одной скважине на каждый водоносный горизонт. При наличии нескольких водоносных горизонтов их объединяют в группы и для каждой группы бурят одну гидронаблюдательную скважину. Располагают гидронаблюдательные скважины на расстоянии не менее 1,5 м от проектного контура ледопородного ограждения с таким расчетом, чтобы избежать замерзания воды в скважине.

Гидронаблюдательные скважины бурят после окончания бурения замораживающих тем же способом и оборудуют так же, как скважины для водопонижения. Уровень воды в гидронаблюдательной скважине измеряют электрическим уровнемером, хлопушкой и т.д.

Ультразвуковой способ контроля применяют для установления сплошности и толщины ледопородного ограждения по всему периметру. Он основан на законах распространения упругих колебаний в пористых породах. Скорость распространения ультразвука в обводненных горных породах в основном зависит от вида, пористости и обводненности горных пород. При замораживании жидкость, заполняющая поры, превращается в лед, порода становится более плотной, и скорость ультразвука в ней значительно возрастает. Изменение скорости ультразвука в зависимости от агрегатного состояния горных пород позволяет оценить процесс формирования ледопородного ограждения во времени и пространстве. Для ультразвукового контроля за процессом замораживания горных пород разработаны специальные приборы.

Принцип работы приборов состоит в том, что снаряд-излучатель и снаряд-приемник синхронно опускают в скважины и регистрируют время пробега ультразвуковых импульсов между ними с помощью измерительной аппаратуры на пульте оператора. По результатам измерений строят диаграммы «глубина — время» для каждого контролируемого горизонта. Периодическое измерение времени пробега ультразвука в одних и тех же горизонтах позволяет выявить изменение его скорости, а следовательно, и степень промороженности пород. Ультразвуковой способ контроля позволяет оценивать и напряженное состояние ледопородного ограждения. С этой целью, помимо скорости распространения продольной ультразвуковой волны, необходимо измерять изменения таких акустических параметров, как скорость затухания волны, скорость распространения поперечных волн и др.

 

К содержанию книги: ГОРНОЕ ДЕЛО: Шахтное и подземное строительство

 

 Смотрите также:

 

Строительные машины    Оборудование для производства железобетонных изделий    Строительные машины   Краны для строительства мостов   Монтаж трубопроводов   Грузовые автомобили    Строительные машины и их эксплуатация