PL99713B1 - Kolumna mrozeniowa do wykonywania szybow gorniczych w gruntach wodonosnych - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest kolumna mrozenio¬ wa do wykonywania szybów górniczych w grun- tach mokrych i wodonosnych.

W czasie wykonywania szybów górniczych w gruntach mokrych i wodonosnych, niezbedne jest 5 scalanie gruntu wokól wykonywanego otworu szy¬ bowego tak, aby woda nie przedostawala sie do wykonywanego otworu szybowego. W tym celu wo¬ kól przyszlego otworu szybowego wykonuje sie obwodowo szereg otworów o niewielkiej srednicy, io w których osadza sie kolumny mrozeniowe Z chwila zasilenia kolumny czynnikiem mrozacym, nastepuje zamrozenie gruntu wokól danego otwo¬ ru, przy czym otwory mrozeniowe wykonuje sie w takiej gestosci, aby grunty zamrozone wokól sa- 15 siednich otworów nakladaly sie, a wiec wokól otwo¬ ru szybowego powstaje pierscien zamrozonego gruntu, poprzez który woda nie przedostaje sie do otworu szybowego w czasie jego wykonywania.

Kolumne mrozeniowa tworzy stalowa mrozenio- 20 wa rura wpuszczana w poprzednio wykonany otwór mrozeniowy, przy czym srednica rury jest mniejsza od srednicy otworu, a pierscieniowa prze¬ strzen pomiedzy gruntem a rura mrozeniowa wy¬ pelnia sie cementem tloczonym poprzez rure w 25 dól, a wiec pustke wypelnia sie od dolu do góry, oraz rura dolotowa czynnika chlodzacego wpuszcza¬ na w rure mrozeniowa poprzednio zacementowa¬ na. Ponadto rura mrozeniowa zakonczona jest sto¬ pa opierajaca sie o dno otworu a w obrebie dna 30 osadzony jest zawór zwrotny przepuszczajacy czyn¬ nik w kierunku dna a nie pozwalajacy na prze¬ plyw powrotny. W ten sposób niemozliwy jest po¬ wrót zaprawy cementowej tloczonej w pustke wo¬ kól rury mrozeniowej. Ze wzgledu na to, ze otwo¬ ry mrozeniowe siegaja dlugosci kilkuset metrów," rura mrozeniowa podzielona jest na odcinki 7—10 m, a konce rur sa wewnetrznie gwintowane.

Poszczególne odcinki rur laczone sa za pomoca wewnetrznej dwustronnej zlaczki gwintowej.

Celem uzyskania szczelnosci na polaczeniu gwin¬ towym stosuje sie zbieznosc gwintu równa 0,88 do 1,0%. Badanie szczelnosci rur mrozeniowych przy metodzie jej cementowania a wiec kiedy dno rury jest otwarte, jest w zasadzie niemozliwe. Uwaza sie, ze otoczka cementowa wokól rury mrozenio¬ wej uszczelnia ten przewód. Teoria ta w praktyce jest jednak zawodna.

Stosowane metody laczenia rur mrozeniowych w kolumne a wiec za pomoca zlaczek gwintowych nie stwarzaly problemów technicznych do glebo¬ kosci okolo 400 m. W czasie praktycznego mroze¬ nia szybów glebokosci powyzej 700 m stosowane rury mrozeniowe i stosowany sposób laczenia od¬ cinków rur w jedna kolumne wykazaly swoja nie¬ przydatnosc i nastepowalo zrywanie rur w miej¬ scach polaczen oraz wystepowaly nieszczelnosci na polaczeniach, wskutek czego czynnik mrozacy wy¬ plywal z przewodu do gruntu.

Przeprowadzona analiza wykazala, ze przy znacz- 99 71399 3 nych dlugosciach rur mrozeniowych naprezenia powstale z ciezaru kolumny powoduja trwale od¬ ksztalcanie sie rur w miejscu polaczenia poszcze¬ gólnych odcinków a w efekcie jej zrywanie. Po¬ nadto stwierdzono, ze przewód traci swoja szczel¬ nosc badz to juz w czasie montazu, badz tez w czasie mrozenia, gdyz wskutek naprezen pochodza- - cych od ciezaru nastepuje odksztalcenie gwintu a wtedy pomiedzy zwoje przenikaja wody grunto¬ we, które przy zamrazaniu dalej powiekszaja nie¬ szczelnosc, a ponadto nastepuje korodowanie pola- • czenia.

W czasie mrozenia wystepuja naprezenia ter¬ miczne w zlaczu wynikajace z niejednorodnosci przekroju polaczenia, a wiec szybciej oziebi sie od¬ cinek zlaczki z gwintem stykajacy sie bezposrednio z czynnikiem mrozacym anizeli gwintowany ko¬ niec rury a ta minimalna róznica wystarcza dla penetrowania cieczy pomiedzy irura a zlaczka i ko¬ rodowanie polaczenia, które to powoduje postepu¬ jaca nieszczelnosc przewodu.

Wad tych nie posiada kolumna mrozeniowa we¬ dlug wynalazku, której poszczególne odcinki rury mrozeniowej laczone sa za pomoca gladkiej tulei obejmujacej styk poszczególnych odcinków rury, a tuleja ta co najmniej od strony czolowej jest pa- chwinowo przyspawana do laczonych odcinków rur.

Korzystnym jest zgrzewanie tulei oraz koncówek rur na calej powierzchni obwodowej, a wiec cala powierzchnia styku. Tuleja nasadzona jest na kon¬ ce rur suwliwie, co poprawia zdolnosc przenikania ciepla z rury do tulei a ponadto po zespawaniu ru¬ ry i tulei stanowia one w zasadzie jeden jednorod¬ ny materialowo zespól. Ponadto stope rury mro¬ zeniowej zaopatrzono w dwa zawory zwrotne osa-' dzone przeciwnie, a wiec zawór pierwszy w kolej¬ nosci od góry przepuszcza czynnik w dól, nato¬ miast zawór drugi, a wiec dolny jest normalnie zamkniety i nie przepuszcza czynnika w dól, az do chwili wymuszonego otwarcia.

Zawór dolny zaopatrzony jest w popychak od strony dna otworu mrozeniowego, natomiast dolna perforowana korona stopy kolumny jest osadzona suwliwie na stopie i zaopatrzona w zderzak. Jak dlugo popychak dolnego zaworu nie oprze sie o zderzak korony stopy kolumny zawór ten jest zamkniety. Istnieje wiec wtedy mozliwosc badania szczelnosci zmontowanej kolumny. Celem cemen¬ towania rury mrozeniowej opuszcza sie ja w dól tak, aby nastapilo otwarcie dolnego zaworu, a wte¬ dy zaprawa cementowa moze swobodnie przeply¬ wac przez stope i wypelniac pierscieniowa pustke wokól otworu.

Przeprowadzone kolumna wedlug wynalazku mrozenia otworów glebokosci 720 m potwierdzily wysokie walory techniczne kolumny, a wiec cal¬ kowita szczelnosc oraz wytrzymalosc mechaniczna, a ponadto mozliwe jest rozszerzenie grona dostaw¬ ców rur mrozeniowych, gdyz w stosunku do rur gwintowanych nie jest konieczne posiadanie przez hute dodatkowego parku maszynowego dla wyko¬ nywania tego gwintu.

Kolumna mrozeniowa wedlug wynalazku przed¬ stawiona jest w przykladzie wykonania na zala¬ czonym rysunku w przekroju osiowym. 713 4 W mrozeniowym otworze 1 osadzona jest mroze¬ niowa rura 2,3 zakonczona stopa 7 oraz korona 6.

Poszczególne odcinki 2 rury mrozeniowej w miare ich wpuszczania w otwór 1 laczone sa za pomoca tulei 3 osadzonej suwliwie na koncach odcinków 2 rury mrozeniowej, a tuleja 3 od stron czolowych jest pachwinowo zespawana z odcinkami 2 rury mrozeniowej. Tak wiec poszczególne odcinki 2 wraz "z tulejami 3 tworza ciag rury mrozeniowej. W sto¬ lo pie 7 tworzacej przód rury mrozeniowej osadzone- sa przeciwnie dwa zwrotne zawory 4>v5, przy czym samoczynny górny zawór 4 przepuszcza czynniki wylacznie w dól rurociagu, zas zawór 5 o wymu¬ szonym otwarciu, otwiera sie w kierunku przeciw- nym do kierunku otwarcia zaworu 4. drzybek za¬ woru 5 od strony dna otworu 1 zaopatrzony jest w popychak 8, natomiast osadzona przesuwnie na stopie 7 korona 6 jest zaopatrzona w zderzak 9 wspólpracujacy z popychakiem 8 tak, ze osiowy przesuw korony 6 ku górze powoduje otwarcie za¬ woru 5.

Po zmontowaniu calego ciagu rury mrozeniowej nastepuje badanie jej szczelnosci. W tym czasie caly ciag jest uniesiony ku górze tak, ze zawór 5 jest zamkniety, a wiec ciag rury mrozeniowej sta¬ nowi rure zamknieta. Po stwierdzeniu szczelnosci ciagu opuszcza sie go w dól tak, aby popychak 8 oparl sie o zderzak 9 korony 6 i nastapilo otwarcie zaworu 5. Wtedy przeprowadza sie proces cemento- wania rury mrozeniowej, gdyz tloczona zaprawa cementowa sama otworzy zawór 4, swobodnie prze¬ plywa przez otwarty zawór 5 oraz przez otwarta korone 6 do pierscieniowej pustki pomiedzy rura: mrozeniowa 2, 3 a otworem 1.

Po przeprowadzeniu procesu cementowania rury mrozeniowej i wprowadzeniu do jej wnetrza rury dolotowej czynnika mrozeniowego, kolumna jest: gotowa do pracy. 40

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Kolumna mrozeniowa- do wykonywania szybów górniczych w gruntach wodonosnych, utworzona 45' z zewnetrznej rury mrozeniowej osadzonej w otwo¬ rze mrozeniowym i tam zamontowanej oraz rury dolotowej czynnika mrozeniowego osadzonej w ru¬ rze mrozeniowej oraz otwartej stopy rurociagu mrozeniowego stanowiacej jego zakonczenie, zna- 50 mienna tym, ze poszczególne odcinki (2) rury mro¬ zeniowej laczone sa za pomoca gladkiej tulei (3V osadzonej suwliwie na koncach odcinków (2) rury mrozeniowej, a tuleja (3) co najmniej od stron czolowych jest zespawana z odcinkami rury mro- 55 zeniowej, zas stopa (7) ma dwa przeciwnie osadzo¬ ne zwrotne zawory (4, 5), przy czym samoczynny górny zawór (4) przepuszcza przeplywajacy czyn¬ nik w dól rurociagu a zawór dolny (5) o wymuszo¬ nym otwarciu otwiera sie w kierunku przeciwnym go do kierunku otwarcia zaworu (4) oraz grzybek za¬ woru (5) od strony dna otworu ma popychak (8> natomiast osadzona przesuwnie na stopie (7) koro¬ na (6) ma zderzak (9) wspólpracujacy z popycha¬ kiem (8) tak, ze osiowy przesuw korony (6) wzgle- 65 dem stopy (7) powoduje otwarcie zaworu (5).99 713