RU155251U1 - DEVICE FOR PREVENTION OF FREEZING - Google Patents
DEVICE FOR PREVENTION OF FREEZING Download PDFInfo
- Publication number
- RU155251U1 RU155251U1 RU2015116197/03U RU2015116197U RU155251U1 RU 155251 U1 RU155251 U1 RU 155251U1 RU 2015116197/03 U RU2015116197/03 U RU 2015116197/03U RU 2015116197 U RU2015116197 U RU 2015116197U RU 155251 U1 RU155251 U1 RU 155251U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- freezing
- rocks
- hcl solution
- filler
- concentration
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
Устройство для предотвращения смерзания, включающее полый цилиндр из картона, с размещенной внутри него герметичной оболочкой с наполнителем, отличающееся тем, что в качестве наполнителя - раствор HCl в концентрации 15-75%.A device for preventing freezing, including a hollow cylinder made of cardboard, with an airtight shell with a filler placed inside it, characterized in that the filler is an HCl solution in a concentration of 15-75%.
Description
Полезная модель относится к горнодобывающей промышленности и может быть использована при открытой разработке месторождений криолитозоны с предварительной взрывной подготовкой пород к выемке.The utility model relates to the mining industry and can be used in open pit mining of permafrost zones with preliminary explosive preparation of rocks for excavation.
Особенностью ведения горных работ в условиях месторождений криолитозоны являются обязательная буровзрывная подготовка массива, при этом последующая экскавация взорванных горных пород осложняется их повторным смерзанием, что затрудняет их дальнейшую разработку горным оборудованием и снижает эффективность разработки месторождения.A feature of mining operations in the conditions of cryolithozone deposits is the mandatory drilling and blasting of the massif, while the subsequent excavation of blasted rocks is complicated by their repeated freezing, which complicates their further development by mining equipment and reduces the efficiency of field development.
Известна конструкция взрывной скважины в способе пылеподавления при взрывных работах на карьерах, включающая заряды взрывчатого вещества (ВВ) и забойку в устьевой части которой установлена герметичная оболочка с наполнителем, размещенным в полом цилиндре. Причем диаметр цилиндра соизмерим с диаметром скважины, а высота выбирается в зависимости от необходимого объема герметичной оболочки [1] (прототип).A known design of a blast hole in the dust suppression method during blasting in quarries, including explosive charges (BB) and stemming in the wellhead of which there is an airtight shell with a filler placed in a hollow cylinder. Moreover, the cylinder diameter is commensurate with the diameter of the well, and the height is selected depending on the required volume of the hermetic shell [1] (prototype).
В момент производства взрыва, расширяющиеся газы при восходящем истечении из взрывной камеры встречают на пути цилиндр с герметичной оболочкой, заполненной водой. Так как диаметр цилиндра соизмерим с диаметром взрывной скважины, то весь объем содержащейся в герметичной оболочке воды будет распылен расширяющимися продуктами взрыва, что позволит максимально полно использовать воду в качестве коагулянта, исключив при этом нежелательное отвлечение применяемых материалов.At the time of the explosion, the expanding gases at an upward flow from the explosive chamber meet on the way a cylinder with a sealed shell filled with water. Since the cylinder diameter is commensurate with the diameter of the blast hole, the entire volume of water contained in the sealed shell will be sprayed with expanding explosion products, which will make it possible to fully use water as a coagulant, while eliminating undesirable distraction of the materials used.
Недостатком аналога в условиях криолитозоны является то, что вода, находящаяся в герметичной оболочке, после проведения массового взрыва способствует повторному смерзанию разрушенной породы. Этот процесс происходит за счет того, что в образовавшемся навале в пустоты между мерзлыми кусками поверхность которых уже растеплена действием газообразных продуктов детонации ВВ, проникает извне дополнительная влага в виде воды или пара, которая замерзает, за счет аккумулированного в кусках отбитой породы холода, превращая, таким образом, отбитую горную массу в смерзшийся монолит.The disadvantage of the analogue in the conditions of cryolithozone is that the water in the sealed shell, after a mass explosion, contributes to the repeated freezing of the destroyed rock. This process occurs due to the fact that in the bulk formed in the voids between the frozen pieces whose surface has already been thawed by the action of gaseous detonation products of explosives, additional moisture penetrates from the outside in the form of water or steam, which freezes due to the cold accumulated in pieces of the broken rock, transforming thus, the broken rock mass into a frozen monolith.
Технической задачей данной полезной модели являлась разработка устройства для предотвращения смерзания взорванных многолетнемерзлых горных пород.The technical task of this utility model was to develop a device for preventing freezing of exploded permafrost rocks.
Указанный технический результат достигается тем, что над устьем взрывной скважины размещают устройство, для предотвращения смерзания включающее полый цилиндр из картона, с размещенной внутри него герметичной оболочкой с наполнителем, отличающееся тем, что в качестве наполнителя - раствор HCl в концентрации 15-75%.The specified technical result is achieved by the fact that a device is installed over the mouth of the blast hole to prevent freezing, including a hollow cylinder made of cardboard, with an airtight shell with a filler placed inside it, characterized in that the filler is an HCl solution in a concentration of 15-75%.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображено устройство для предотвращения смерзания, размещенное над устьем взрывной скважины 1. Устройство для предотвращения смерзания включает полый цилиндр из картона 2. Внутри полого цилиндра находится герметичная оболочка 3, с размещенным в ней наполнителем 4 - раствором HCl в концентрации 15-75%.The essence of the utility model is illustrated by the drawing, where in FIG. 1 depicts a device to prevent freezing located above the mouth of a
Реализация предложенного технического решения осуществляется следующим образом.Implementation of the proposed technical solution is as follows.
При буровзрывной подготовке многолетнемерзлого массива, забуривают и заряжают зарядом ВВ взрывные скважины. Затем над устьем взрывной скважины 1 устанавливают устройство для предотвращения смерзания, включающее полый цилиндр 2 из картона, в котором размещают герметичную оболочку 3, с наполнителем 4 - раствор HCl в концентрации 15-75%.When drilling and blasting the permafrost mass, blast holes are drilled and charged with explosive charge. Then, a device for preventing freezing is installed over the mouth of the
Важным условием обеспечивающим положительный эффект предлагаемого технического решения (полезной модели) является водопроницаемость горных пород. По степени водопроницаемости взорванные горные породы можно разделить на 3 группы или категории (табл. 1).An important condition providing a positive effect of the proposed technical solution (utility model) is the permeability of rocks. According to the degree of water permeability, blasted rocks can be divided into 3 groups or categories (Table 1).
Предлагаемая полезная модель устройства для предотвращения смерзания рекомендуется к применению в хорошо водопроницаемых и водопроницаемых горных породах (табл. 1).The proposed utility model of a device for preventing freezing is recommended for use in well-permeable and permeable rocks (Table 1).
Водопроницаемость горных пород связана с пористостью сложной зависимостью и определяется не столько общей пористостью, сколько средними размерами пор, их поперечниками. Размеры пор в случае взорванных пород зависят от гранулометрического состава - чем крупнее зерно, тем легче проницаема порода для гравитационной воды. Существуют способы расчета водопроницаемости по данным гранулометрического анализа.The water permeability of rocks is related to porosity by a complex dependence and is determined not so much by the total porosity as by the average pore sizes and their diameters. The pore sizes in the case of blasted rocks depend on the particle size distribution - the larger the grain, the easier the rock is permeable to gravitational water. There are methods for calculating water permeability according to particle size analysis.
Коэффициент проницаемости раствора HCL (м2) для несвязного грунта рассчитывается по формуле [2]:The permeability coefficient of the HCL solution (m 2 ) for incoherent soil is calculated by the formula [2]:
где m0 - коэффициент пустотности; d - эквивалентный диаметр шара, м; α - коэффициент формы зерен (блоков).where m 0 is the void ratio; d is the equivalent diameter of the ball, m; α is the shape coefficient of grains (blocks).
Величина d определяется из соотношения [3]:1The value of d is determined from the relation [3]: 1
где Pi - относительное массовое содержание различных фракций с размером зерен (блоков) di.where P i is the relative mass content of various fractions with the size of grains (blocks) d i .
Коэффициент формы α=1 в случае идеально круглых шаров. При незначительных размерах фракций зерен и хорошей их окатанности α=1,22÷1,38. С увеличением размера фракций и при наличии значительной полигональности их формы величина α увеличивается и может принимать значения α=4,5 [2].Shape factor α = 1 for perfectly round balls. With small sizes of grain fractions and good roundness α = 1.22 ÷ 1.38. With an increase in the size of fractions and in the presence of a significant polygonality of their shape, the value of α increases and can take the values α = 4.5 [2].
Коэффициент фильтрации Кф (м/с) рассчитывается по формуле [3]:The filtration coefficient K f (m / s) is calculated by the formula [3]:
где ρ - плотность жидкости или газа, кг/м3; g - ускорение свободного падения, м/с2; µ - динамическая вязкость жидкости или газа, Н·с/м2.where ρ is the density of the liquid or gas, kg / m 3 ; g is the acceleration of gravity, m / s 2 ; µ is the dynamic viscosity of a liquid or gas, N · s / m 2 .
Например, для условий разреза «Кангаласский» ХК «Якутуголь» гранулометрический состав взорванного массива в развале представлен в табл. 2.For example, for the conditions of the Kangalassky section of the Yakutugol HC, the granulometric composition of the blasted mass in the collapse is presented in Table. 2.
Тогда, согласно формулам (1)-(3) коэффициент фильтрации раствора HCl во взорванный массив Кф=8,5·10-5 м/с или Кф=7,3 м/сут.Then, according to formulas (1) - (3), the filtration coefficient of the HCl solution into the blasted massif K f = 8.5 · 10 -5 m / s or K f = 7.3 m / day.
Т.е. после взрывного разрушения массива горных пород раствор HCl, размещенный в герметичной оболочке над устьем скважины в полом цилиндре, диаметр которого соизмерим с диаметром скважины, а высота которого обеспечивает размещение герметичной оболочки необходимого объема, гарантированно проникнет во взорванный массив на глубину не менее 7,3 метра за сутки и тем самым предотвратит его повторное смерзание, сохранит взорванный массив в рыхлом состоянии и облегчит его дальнейшую разработку горным оборудованием.Those. after the explosive destruction of the rock mass, a HCl solution placed in a sealed shell above the wellhead in a hollow cylinder, the diameter of which is comparable to the diameter of the well, and whose height ensures the placement of a sealed shell of the required volume, is guaranteed to penetrate the blasted mass to a depth of not less than 7.3 meters per day and thereby prevent its re-freezing, keep the blasted mass in a loose state and facilitate its further development by mining equipment.
Исследованиями, выполненными в ИГДС СО РАН, показано, что прочность вторичного смерзания снижается при обработке поверхности смораживания раствором HCl [4].Studies performed at the IHDS of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences showed that the strength of secondary freezing decreases when the freezing surface is treated with an HCl solution [4].
Прочность смерзания образцов горной породы в естественном состоянии (без применения раствора соляной кислоты) имеет линейную зависимость и с понижением температуры с -5°С до -20°С возрастает в 2,8 раза (рис. 1).The freezing strength of rock samples in their natural state (without the use of hydrochloric acid solution) has a linear dependence and increases by a factor of 2.8 with decreasing temperature from -5 ° С to -20 ° С (Fig. 1).
При нанесении на смораживаемые поверхности раствора HCl в концентрациях от 15% до 75% происходит снижение прочности смерзания образцов вследствие взаимодействия раствора соляной кислоты с общим объемом влаги растепленного слоя породы.When applied to frozen surfaces of HCl solution in concentrations from 15% to 75%, the freezing strength of the samples decreases due to the interaction of the hydrochloric acid solution with the total moisture volume of the thawed rock layer.
Исследованиями установлено, что снижение прочности смерзания в 1,7 раза происходит уже при нанесении 15% (2,1%-факт.) раствора HCl на смораживаемые поверхности образцов для температуры -5°С, а с понижением до -20°С в 1,4 раза. При 25% (3,2%-факт.) минерализации раствора и температуры -5°С прочность снижается в 2,6 раза. Наиболее существенное снижение прочности (вплоть до талого состояния) в 13-20 раз при -5-10°С происходит при минерализации 50%-75% (6,1%-10,3%-факт.) раствором HCl.Studies have established that a 1.7-fold decrease in freezing strength occurs already when 15% (2.1% -fact.) HCl solution is applied to the frozen surfaces of samples at a temperature of -5 ° C, and with a decrease to -20 ° C in 1 ,4 times. At 25% (3.2% -fact.) Mineralization of the solution and a temperature of -5 ° C, the strength decreases by 2.6 times. The most significant decrease in strength (up to a thawed state) by 13-20 times at -5-10 ° C occurs when mineralization is 50% -75% (6.1% -10.3% -act.) With HCl solution.
В табл. 3 представлены данные фактической минерализации плоскостей смораживания от исходной концентрации, учитывающие глубину растепленного слоя и количества находящейся в нем влаги.In the table. Figure 3 shows the actual mineralization of the freezing planes from the initial concentration, taking into account the depth of the thawed layer and the amount of moisture contained in it.
В интервале температуры массива -5÷-7°С при концентрации от 25% до 50% раствора HCl, нанесенного на смораживаемые поверхности образцов породы, прочность смерзания снижается соответственно в 2,6 и 13 раз. Применение же раствора 75% концентрации для пород с температурой от -20°С до -10°С приводит к снижению прочности в 10 и более раз, а при температуре -5°С образцы породы не смерзаются.In the temperature range of the massif -5 ÷ -7 ° С at a concentration of 25% to 50% HCl solution deposited on the frozen surfaces of rock samples, the freezing strength decreases by 2.6 and 13 times, respectively. The use of a solution of 75% concentration for rocks with temperatures from -20 ° C to -10 ° C leads to a decrease in strength by 10 or more times, and at a temperature of -5 ° C, rock samples do not freeze.
Изменение минерализации горных пород раствором соляной кислоты 3-х процентной концентрации приводит к снижению прочности смерзания в 2,6-2,8 раза для песчаных пород, имеющих температуру в массиве -5-7°С.A change in the mineralization of rocks with a solution of hydrochloric acid of 3 percent concentration leads to a decrease in the freezing strength of 2.6-2.8 times for sandy rocks having a temperature in the massif of -5-7 ° C.
Преимуществом предложенной полезной модели по сравнению с прототипом являются:The advantage of the proposed utility model in comparison with the prototype are:
- предотвращение повторного смерзания взорванных многолетнемерзлых горных пород;- Prevention of repeated freezing of exploded permafrost rocks;
- более стабильная работа горной техники в условиях разработки разупрочненного взорванного массива;- more stable operation of mining equipment in the development of a weakened blasted massif;
- увеличение фактического объема взрываемого блока по условию смерзания породы.- an increase in the actual volume of the blasted block under the condition of rock freezing.
Источники информацииInformation sources
1. Пат. 2513731 Российская Федерация МПК E21F 5/02. Способ пылеподавления при взрывных работах на карьерах [Текст] / Федотенко B.C., Федотенко С.М., заявитель и патентообладатель Федотенко B.C. Заявл. 19.12.2012. Опубл. 24.04.2014, Бюл. №11. - 24.04.14.1. Pat. 2513731 Russian Federation IPC E21F 5/02. Dust suppression method during blasting in quarries [Text] / Fedotenko B.C., Fedotenko S.M., applicant and patent holder Fedotenko B.C. Claim 12/19/2012. Publ. 04.24.2014, Bull. No. 11. - 04.24.14.
2. Хямяляйнен В.А., Понасенко Л.П., Бурков Ю.В., Франкевич Г.С., Жеребцов В.А. Тампонаж обрушенных пород. - Кемерово: Кузбас. гос. техн. ун-т, 2000. - 107 с.2. Khamyalyaynen V.A., Ponasenko L.P., Burkov Yu.V., Frankevich G.S., Stallions V.A. Grouting of collapsed rocks. - Kemerovo: Kuzbass. state tech. Univ., 2000 .-- 107 s.
3. Басниев К.С., Кочина Н.И., Максимов М.В. Подземная гидромеханика: учебник для вузов. - М.: Недра, 1993. - 416 с.3. Basniev KS, Kochina NI, Maksimov MV Underground hydromechanics: a textbook for universities. - M .: Nedra, 1993 .-- 416 p.
4. Винокуров, А.П. Экспериментальные исследования процесса вторичного смерзания горных пород в условиях минерализации поровой влаги / А.П. Винокуров // Горн. информ.-аналит. бюллетень. - 2008. - Отд. вып. 2: Якутия - 1. - С. 188-193.4. Vinokurov, A.P. Experimental studies of the secondary freezing of rocks under conditions of mineralization of pore moisture / A.P. Vinokurov // Gorn. inform.analysis. newsletter. - 2008. - Dep. issue 2: Yakutia - 1. - S. 188-193.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015116197/03U RU155251U1 (en) | 2015-04-28 | 2015-04-28 | DEVICE FOR PREVENTION OF FREEZING |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015116197/03U RU155251U1 (en) | 2015-04-28 | 2015-04-28 | DEVICE FOR PREVENTION OF FREEZING |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU155251U1 true RU155251U1 (en) | 2015-09-27 |
Family
ID=54251177
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015116197/03U RU155251U1 (en) | 2015-04-28 | 2015-04-28 | DEVICE FOR PREVENTION OF FREEZING |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU155251U1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU173661U1 (en) * | 2017-03-20 | 2017-09-05 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела Севера им. Н.В. Черского Сибирского отделения Российской академии наук | COMPLEX FOR PREVENTION OF FREEZING OF EXPLODED ROCKS AT CAREER INSTALLATIONS |
RU221470U1 (en) * | 2023-04-24 | 2023-11-08 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр "Якутский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук" | Device for continuous preliminary softening of frozen rocks around a well |
-
2015
- 2015-04-28 RU RU2015116197/03U patent/RU155251U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU173661U1 (en) * | 2017-03-20 | 2017-09-05 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела Севера им. Н.В. Черского Сибирского отделения Российской академии наук | COMPLEX FOR PREVENTION OF FREEZING OF EXPLODED ROCKS AT CAREER INSTALLATIONS |
RU221470U1 (en) * | 2023-04-24 | 2023-11-08 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр "Якутский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук" | Device for continuous preliminary softening of frozen rocks around a well |
RU2815126C1 (en) * | 2023-07-05 | 2024-03-11 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр Якутский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук | Method of ore layer preparation for release in cryolithozone conditions |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Lu et al. | Improvement of coal seam gas drainage by under-panel cross-strata stimulation using highly pressurized gas | |
RU164461U1 (en) | WEDGE LOCK FOR FIXING EXPLOSIVES IN A CHARGING CAVITY | |
RU2678245C1 (en) | Method for explosive destruction of frozen rock mass | |
CN107255435A (en) | A kind of underground coal mine deep hole does not radially couple unloading pressure by blasting method | |
Odintsev et al. | Simulating explosive effect on gas-dynamic state of outburst-hazardous coal band | |
RU2526950C1 (en) | Fill stemming of blast holes with elements of stone material | |
RU155251U1 (en) | DEVICE FOR PREVENTION OF FREEZING | |
CN102778183B (en) | Blast construction method | |
US3710718A (en) | Method for creating underground cavities employing explosives | |
US3713487A (en) | Explosive fracturing and propping of petroleum wells | |
CN203239369U (en) | Improved expanding end anchor device | |
RU2513731C1 (en) | Method of dust suppression during blasting works in pits | |
RU2635421C1 (en) | Method of transforming construction properties of low-bound watered grounds by explosion of explosive charges | |
RU2471069C1 (en) | Method for underground mining of sloping and inclined ore bodies in cryolite zone | |
RU146134U1 (en) | DEVICE FOR CREATING AN INTERMEDIATE IN A WELL | |
CN109186388A (en) | A kind of method of quick blocking blasthole | |
RU2331042C1 (en) | Combined concrete plug | |
RU2308674C1 (en) | Combination stemming | |
RU221470U1 (en) | Device for continuous preliminary softening of frozen rocks around a well | |
US2055618A (en) | Tamping for explosives | |
Fattahi et al. | Optimizing Mining Economics: Predicting Blasting Costs in Limestone Mines Using the RES-Based Method | |
RU128313U1 (en) | SUSPENDED BORE HOLE | |
RU173661U1 (en) | COMPLEX FOR PREVENTION OF FREEZING OF EXPLODED ROCKS AT CAREER INSTALLATIONS | |
US3470953A (en) | Modification of chimney geometry produced by contained nuclear explosives | |
RU182776U1 (en) | A device for dispersing the borehole explosive charge and its stemming |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20160429 |