SU1620647A1 - Method of hydraulic working of rock mass - Google Patents

Method of hydraulic working of rock mass Download PDF

Info

Publication number
SU1620647A1
SU1620647A1 SU864134970A SU4134970A SU1620647A1 SU 1620647 A1 SU1620647 A1 SU 1620647A1 SU 864134970 A SU864134970 A SU 864134970A SU 4134970 A SU4134970 A SU 4134970A SU 1620647 A1 SU1620647 A1 SU 1620647A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
array
wells
brine
ice
mining
Prior art date
Application number
SU864134970A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Валерий Викторович Кудряшев
Борис Николаевич Поставнин
Родион Федорович Уманцев
Original Assignee
Институт проблем комплексного освоения недр АН СССР
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Институт проблем комплексного освоения недр АН СССР filed Critical Институт проблем комплексного освоения недр АН СССР
Priority to SU864134970A priority Critical patent/SU1620647A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1620647A1 publication Critical patent/SU1620647A1/en

Links

Landscapes

  • Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  к горной промети и м.б. использовано дл  создани  безопасных и комфортных условий при подземной и открытой разработке угольных и породных массивов. Цель - повышение эффективности гидрообработки в услови х мерзлого массива за счет равномерного и глубокого прогрева массива с одновременным увлажнением. Бур т сквозные скважины и соедин ют их между собой на входе и на выходе. Герметизируют скважины и нагнетают в них теплоноситель по замкнутому циклу. В качестве теплоносител  используют подогретый рассол или его пар с концентрацией соли, определ емой по математической ф-ле. Способ позвол ет снизить запыленность воздуха в 2-10 раз и значительно повысить производительность труда при выемке массива, а также обеспечить равномерность увлажнени  массива . 5 ил.The invention relates to mining promet and m. used to create safe and comfortable conditions for underground and opencast mining of coal and rock massifs. The goal is to increase the efficiency of hydrotreatment under conditions of a frozen array due to uniform and deep heating of the array with simultaneous moistening. Drills through wells and connects them to each other at the inlet and outlet. The wells are sealed and the coolant is injected into them in a closed cycle. A heated brine or its steam with a salt concentration determined by the mathematical form is used as a heat carrier. The method makes it possible to reduce the dust content of air by 2-10 times and significantly increase labor productivity during the excavation of the array, as well as to ensure uniformity of moisture in the array. 5 il.

Description

Изобретение относитс  к горной промышленности и может быть использовано дл  создани  безопасных и комфортных условий при подземной и открытой разработке угольных и породных массивов в шахтах и рудниках, преимущественно при отработке мерзлых угольных пластов,The invention relates to the mining industry and can be used to create safe and comfortable conditions for underground and open pit mining of coal and rock massifs in mines and mines, mainly when mining frozen coal beds,

Цель изобретени  - повышение эффективности гидрообработки в услови х мерзлого массива за счет равномерного и глубокого прогрева горного массива с одновременным увлажнением.The purpose of the invention is to increase the efficiency of hydrotreatment under conditions of a frozen massif due to uniform and deep heating of the massif with simultaneous moistening.

На фиг. 1 показана принципиальна  схема расположени  скважин и оборудовани  при обработке массива при последовательном соединении скважин при подземной разработке; на фиг.2 - то же, при параллельном соединении скважин; на фиг.З - схема обработки массива изогнутой скважиной при открытой разработке; на фиг.4 - схемаFIG. 1 shows a schematic diagram of the location of wells and equipment when processing an array with a series connection of wells in underground mining; figure 2 - the same, with parallel connection of wells; FIG. 3 is a schematic of processing an array of a bent borehole in open pit mining; figure 4 - scheme

скважин, пробуренных под углом одна к другой при открытой разработке; на фиг.5 - диаграмма фазового состо ни  системы рассол - лед, где 1 - раствор NaCI, а 2 - раствор CaCla.wells drilled at an angle to each other during open pit mining; Fig. 5 is a diagram of the phase state of the brine-ice system, where 1 is the NaCI solution and 2 is the CaCla solution.

От насоса 1 с манометром 2 через гидрозатвор 3 теплоноситель (подогрета  жидкость или пар) поступает на вход пробуренных в горном массиве скважин 4, соединенных через аналогичные гидрозатворы 3, вентиль 5 и гидромагистраль 6 одна с другой.From the pump 1 with the pressure gauge 2 through the hydraulic seal 3, the coolant (heated liquid or steam) enters the entrance of wells 4 drilled in the massif, connected through similar hydraulic locks 3, valve 5 and hydraulic main 6 to one another.

На выходе скважин 4 установлены аналогичные упом нутые гидрозэтворы 3 и вентиль 5, через которые скважины 4 соединены с теплогенератором 7, выходное отверстие которого соединено с входом насоса 1,At the outlet of wells 4, similar hydraulic and hydraulic valves 3 and valve 5 are installed, through which wells 4 are connected to a heat generator 7, the outlet of which is connected to the inlet of pump 1,

Способ реализуетс  следующим образом .The method is implemented as follows.

По одной из приведенных схем в массиве бур т сквозные скважины 4, которые на входе и выходе герметизируют гидро- за ворами 3, а также на выходе из них устанавливают вентили 5 (можно использовать редукционные клапаны или дроссели). Затем скважины соедин ют по одной из указанных схем в единую закольцованную систему с нагревательной емкостью 8 (с водой) и насосом 1. Дл  удобства обслуживани  насоса 1 и нагревател  7 их располагают в шахте р дом, например на вентил ционном или откаточном штреке. Гор чую воду (или пар) прокачивают через систему скважин 4 под давлением, завис щем от горно-геологических свойств массива. Давление выбираетс  экспериментально и не должно превышать Р 1,5 g- H (МПа), где у -средн   плотность пород, кг/м3;д-ускорение свободного падени , м/с2 (д 9,8м/с2); Н - высота столба вышележащих пород, м.According to one of the above diagrams in the array of bore holes through holes 4, they seal the inlet and outlet hydrosystems 3, and also install valves 5 at the outlet (reduction valves or chokes can be used). The wells are then connected according to one of these schemes into a single looped system with a heating capacity 8 (with water) and a pump 1. For the convenience of maintaining the pump 1 and the heater 7, they are located in a shaft, for example, on a vent or haulage. Hot water (or steam) is pumped through the system of wells 4 under pressure, depending on the mining and geological properties of the massif. The pressure is chosen experimentally and should not exceed R 1.5 g-H (MPa), where y is the average density of rocks, kg / m3; d is the acceleration of free fall, m / s2 (d 9.8m / s2); H - the height of the column overlying rocks, m

Вентил ми 5 создаютс  перепады давлений между скважинами, что приводит к фильтрации жидкости или пара в массиве и его увлажнению. Циркул ци  гор чей воды приводит к нагреву массива, раскрытию микротрещин и к ослаблению массива, повышению его фильтрационной способности и увеличению зоны активной фильтрации. Процесс контролируетс  по давлению в системе или по температуре массива. Оптимальна  температура подаваемого в горный массив теплоносител  в виде подогретой воды по данным экспериментальных работ должна находитьс  в диапазоне 35-45°С, однако может быть и выше, сохран   положительные свойства изобретени . При этом нижним пределом температуры нагнетаемой подогретой жидкости  вл етс  темпе ратура горного массива, поэтому перед подачей в горный массив температура нагнетаемой жидкости равна или выше температуры обрабатываемого массива (или пласта).The valves 5 create pressure drops between the wells, which leads to the filtration of the fluid or vapor in the massif and its moistening. Circulation of hot water leads to heating of the array, opening of microcracks and weakening of the array, increasing its filtration capacity and increasing the active filtration zone. The process is monitored by system pressure or by array temperature. The optimum temperature of the heat transfer fluid supplied to the mountain mass in the form of heated water according to experimental data should be in the range of 35-45 ° C, but it can be higher, retaining the positive properties of the invention. In this case, the lower limit of the temperature of the injected heated fluid is the temperature of the mountain massif; therefore, before it is fed into the mountain massif, the temperature of the liquid injected is equal to or higher than the temperature of the mass to be treated (or the formation).

Окончание процесса определ етс  по количеству затраченного тепла, которое измер етс  по счетчику электрической энергии , по резкому спаду давлени  между входом и выходом жидкости в системе скважин , свидетельствующем о движении ее в массиве между скважинами или скважиной и забоем, или по температуре массива, определ емой при помощи термометра (терморезистора ) в контрольном шпуре.The end of the process is determined by the amount of heat expended, which is measured by an electrical energy meter, by a sharp drop in pressure between the inlet and outlet of the fluid in the well system, indicating its movement in the array between the wells or the well and the bottom hole, or by the temperature of the array determined by using a thermometer (thermistor) in the test hole.

Использование прогрева с одновременным увлажнением его подогретой жидкостью сохран ет эффективное воздействие на пыль и газ массива продолжительноеThe use of warming up with simultaneous moistening with its heated liquid keeps the effective effect on dust and gas of the massif for a long time.

- -

врем , так как глубокий регулируемый прогрев массива с одновременным его увлажнением приводит к раскрытию микротрещин и пор, к лучшему и равномерномуtime, since deep controlled heating of the array with its simultaneous moistening leads to the opening of microcracks and pores, to a better and even

заполнению их жидкостью, увлажнению на основе действи  капилл рных сил, увеличению зоны гидрообработки, т.е. повышает эффективность гидрообработки.filling them with liquid, moistening based on the action of capillary forces, increasing the hydrotreatment zone, i.e. increases the efficiency of hydrotreatment.

Эффективно применение изобретени Effective use of the invention

при разработке горных массивов в услови х отрицательных температур. В этом случае массив в качестве теплоносител  обрабатывают подогретым рассолом или его паром, концентрацию которых определ ют из математического выражени in the development of mountain ranges in conditions of negative temperatures. In this case, the array as a heat carrier is treated with a heated brine or its steam, the concentration of which is determined from the mathematical expression

ГПлGPL

п 0,5 nt ( 1 + -- ),p 0.5 nt (1 + -),

ГПгGPG

2020

30thirty

3535

4040

где nt - концентраци  соли в воде, при которой раствор не замерзает при данной температуре массива.where nt is the salt concentration in water at which the solution does not freeze at a given temperature of the array.

Концентраци  определ етс  из диаграммы фазового состо ни  системы рас- 25 сол - лед (фиг.5). Аналогичные диаграммы существуют и дл  других солей: KCI, NaaSO и т.д., которые можно использовать при осуществлении предлагаемого способа.The concentration is determined from the phase diagram of the saline-ice system (Fig. 5). Similar diagrams exist for other salts: KCI, NaaSO, etc., which can be used in the implementation of the proposed method.

В приведенной формуле тл - льди- стость массива, кг/т, т.е. такое количество льда, которое может и должно раста ть при обработке массива (устанавливаетс  обычно геологами и  вл етс  известной дл  каждого пласта или забо ); тр - удельный расход жидкости при нагнетании ее в массив в процессе термообработки, кг/т.In the above formula, T is the iceiness of the massif, kg / t, i.e. such an amount of ice that can and should grow during the processing of an array (it is usually established by geologists and is known for each stratum or bottom); tr - specific flow rate of the fluid during its injection into the array during the heat treatment process, kg / t.

Произведение nt (1 Ч--) представГТ )рProduct nt (1 × -) represented by GT) p

л ет собой концентрацию рассола, котора  получитс  при та нии льда в количестве гпл и расворении им рассола тр.This is the concentration of brine that will be obtained by melting the ice in an amount of gl and dissolving brine tr.

Коэффициент в формуле 0,5 показывает, что рабоча  концентраци  должна быть неA coefficient in the formula 0.5 indicates that the working concentration should not be

ниже 0,5 nt ( 1 + -- ) . При такой концентГПрbelow 0.5 nt (1 + -). With such a concentration

рации будет замерзать до 50% воды из рассола после ее охлаждени  до температуры массива. А это не увеличит смерзаемость и прочность его после обработки.The radio will freeze up to 50% of the water from the brine after it is cooled to the temperature of the array. And this will not increase its freezing and durability after processing.

Например, дл  шахты, разрабатывающей угольные пласты с температурой массива -4°С, концентраци  соли NaCI в растворе, незамерзающем при этой температуре , по диаграмме фазового состо ни  (фиг.5) будет nt 6,5%. При льдистости массива тл 20 кг на тонну угл  (2%) и удельном расходе жидкости при пропитке массива.For example, for a mine developing coal seams with an array temperature of -4 ° C, the concentration of NaCl salt in the solution that does not freeze at this temperature, according to the phase diagram (Fig. 5), will be nt 6.5%. When the ice content of the array is 20 kg per ton of coal (2%) and the specific flow rate of the liquid during the impregnation of the array.

равном 15 кг/т, концентраци  соли NaCI должна быть не нижеequal to 15 kg / t, the concentration of salt NaCI should not be below

onon

п 0,5 6,5(1 +) 7,6 % . 15p 0.5 6.5 (1 +) 7.6%. 15

Количество тепла QM (Дж) дл  отработки массива определ етс  из необходимости растапливани  содержащегос  о нем льдаThe amount of heat QM (J) for mining the array is determined by the need to melt the ice contained therein.

Q Ятл (МДж ),Q Yatl (MJ),

где Я - скрыта  теплота льдообразовани , равна  0,33 МДж/кг.where I, the heat of ice formation is hidden, is equal to 0.33 MJ / kg.

Дл  рассматриваемого случа  на 1 т горной породы приходитс For the case in question, 1 ton of rock comes from

Q 0,33 . 20 кг 6,7 МДж . кгQ 0.33. 20 kg 6.7 MJ. kg

При этом лед может та ть в рассоле и при температуре ниже нул  до тех пор, пока рассол не разбавитс  до такой концентрации , при которой он находитс  в равновесии со льдом при этой температуре.Thereby, the ice may be melted in brine and at a temperature below zero until the brine is diluted to such a concentration that it is in equilibrium with ice at this temperature.

Если та ние льда осуществл ть при D°C, то необходимо нагреть массив от его начальной температуры t до 0°С, затратив на это Qm энергии Qm m -С (t - 0), или дл  1 т горной породы Qm 1000t, где С - теплоемкость массива, КДж/кг град. Дл  угольного массива КДжIf ice melting is carried out at D ° C, then it is necessary to heat the massif from its initial temperature t to 0 ° С, having expended Qm on energy Qm m -С (t - 0), or for 1 ton of rock Qm 1000t, where C is the heat capacity of the array, KJ / kg deg. For coal massif KJ

,261000 кг 4 град 5 МДж, 261,000 kg 4 degrees 5 MJ

кг градkg hail

Окончание процесса определ етс  по количеству затраченного тепла (7-12 МДж/т), которое измер етс  по счетчику электрической энергии или по резкому спаду давлени  между входом и выходом жидкости в системе, свидетельствующем о движении ее в массиве между скважинами или скважиной и забоем, или по температуре массива , определ емой при помощи термометра (терморезистора) в контрольном шпуре.The end of the process is determined by the amount of heat expended (7-12 MJ / t), which is measured by an electrical energy meter or by a sharp drop in pressure between the inlet and outlet of the fluid in the system, indicating its movement in the massif between the wells or the well and the bottom, or by the temperature of the array, determined with the help of a thermometer (thermistor) in the test hole.

Использование прогрева с одновременным увлажнением его рассолом сохран ет воздействие жидкости на массив на продолжительное врем  и повышает эффективность гидрообработки.The use of heating with simultaneous moistening with its brine preserves the effect of fluid on the array for a long time and increases the efficiency of hydrotreatment.

В результате повышение температуры массива вначале приводит к повышению адгезии пыли к влажной мерзлой поверхности в трещинах, затем к та нию льда и получению активной влаги, способной св зывать пыль к ослаблению массива с одновременным повышением фильтрационного объема за счет раста вших льдовключений. Так как при циркул ции гор чей воды по скважинамAs a result, an increase in the temperature of the array first leads to an increase in the adhesion of dust to the wet frozen surface in the cracks, then to ice melting and to obtain active moisture capable of binding the dust to weakening the array while increasing the filtration volume due to melted ice. Since the circulation of hot water through the wells

происходит прогрев массива во всем объеме в пределах зоны разог рева, то создаютс  услови  дл  использовани  природной влаги мерзлого массива, распределенной в 5 этом объеме, дл  равномерного увлажнени  его и св зывани  пыли в нем.If the mass is heated in the entire volume within the zone of reheating, then conditions are created for using the natural moisture of the frozen mass distributed in this volume to evenly moisten it and bind the dust in it.

Обрушение скважин внутри массива не  вл етс  преп тствием дл  движени  жидкости в обход места обрушени  и по пути 10 движени  ее к соседней скважине системы. С целью повышени  производительности труда вместо емкости с водой или рассолом может быть установлен парогенератор и туманообразователь, в котором носителемThe collapse of wells within the array is not an obstacle to the movement of fluid around the point of collapse and along the path 10 of its movement to the neighboring well of the system. In order to increase labor productivity, instead of a container with water or brine, a steam generator and fogger can be installed, in which a carrier

15 энергии служит пар, диспергируемый жидкостью рассол, а прогрев и увлажнение массива производ т паром или рассолопаровой смесью. В этом случае продолжительность обработки массива сокращаетс .The energy used is steam, the brine dispersed by the liquid, and the heating and moistening of the massif is performed by steam or a brine-steam mixture. In this case, the processing time of the array is reduced.

0Изобретение позвол ет повысить эффективность гидрообработки массива за счет более продолжительного и более интенсивного воздействи  на массив через за- кольцованные сквозные скважиныThe invention allows to increase the efficiency of array hydrotreatment due to a longer and more intensive impact on the array through ringed through wells.

5 теплоносителем с оптимальной концентрацией соли. Оно позвол ет снизить запыленность воздуха в сравнении с известными в 2-10 раз и значительно повысить производительность труда при выемке массива.5 coolant with an optimal salt concentration. It allows to reduce the dust content of the air in comparison with the known by 2-10 times and significantly increase labor productivity during the excavation of the array.

0 Повышение безопасности и производительности труда горно-рабочих происходит за счет ослаблени  массива и обеспечени  равномерности увлажнени  и использовани  адгезионных и конденсационных про5 цессов в массиве при его разогреве с одновременным увлажнением.0 Improving the safety and productivity of mining workers occurs by weakening the array and ensuring uniform moisture and the use of adhesion and condensation processes in the array during its heating with simultaneous moistening.

Claims (1)

Формула изобретени  Способ гидрообработки горного массива , включающий бурение сквозных сквэ0 жин, соединение их между собой на входе и на выходе, герметизацию скважин и нагнетание , в них теплоносител  по замкнутому циклу, отличающийс  тем, что, с целью повышени  эффективности гидрообработкиThe method of hydroprocessing of the rock mass, including drilling through skvein, connecting them to each other at the inlet and outlet, sealing wells and injection, in them a heat transfer fluid in a closed cycle, in order to increase the efficiency of hydrotreatment 5 в услови х мерзлого массива за счет равномерного и глубокого прогрева массива с одновременным увлажнением, на выходе скважин создают подпор, а в качестве теплоносител  используют подогретый рассол5 in the conditions of a frozen array due to uniform and deep heating of the array with simultaneous moistening, a back pressure is created at the exit of the wells, and heated brine is used as the heat carrier 0 или его пар с концентрацией соли, определ емой из математического выражени 0 or a pair of it with a salt concentration determined from a mathematical expression п 0,5 щ ( 1 + - ) ,n 0.5 u (1 + -), ГПрGPR где nt - концентраци  соли, определ ема  5 из диаграммы фазового состо ни  данной системы рассол - лед дл  данной температуры горного массива, тл - льдистость горного массива, кг/т; тр - удельный расход жидкости при нагнетании, кг/г.where nt is the salt concentration determined by 5 from the phase diagram of the given system brine-ice for a given temperature of the mountain massif, t is the ice content of the mountain massif, kg / t; tr - specific fluid flow during injection, kg / g. /////////////////////////////////////s ///////////////////////////////////// s б  b /////// //////// ///У У//////// /////// ////// // // At U //////// ///////л////////////// /////////./////// l //////////// /////////. // 8eight X //xX /////VXXXxV //r///X // xX ///// VXXXxV // r /// 12671267 Фиг 1Fig 1 ////////////У////////////////////////////////////// У ////////////////////////// фиг. 2FIG. 2 //////.//////. 3 3 // Фиг 4FIG 4 -55-55 10 15 20 75 30 35 4(710 15 20 75 30 35 4 (7 Нонцечглраццр «ЈNontchglärtsr "Ј Фие 5Phie 5
SU864134970A 1986-07-25 1986-07-25 Method of hydraulic working of rock mass SU1620647A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU864134970A SU1620647A1 (en) 1986-07-25 1986-07-25 Method of hydraulic working of rock mass

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU864134970A SU1620647A1 (en) 1986-07-25 1986-07-25 Method of hydraulic working of rock mass

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1620647A1 true SU1620647A1 (en) 1991-01-15

Family

ID=21262989

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU864134970A SU1620647A1 (en) 1986-07-25 1986-07-25 Method of hydraulic working of rock mass

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1620647A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2599116C1 (en) * 2015-07-16 2016-10-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки ИНСТИТУТ ПРОБЛЕМ КОМПЛЕКСНОГО ОСВОЕНИЯ НЕДР РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК (ИПКОН РАН) Method for heat and wet treatment of coal massif by surfactants solutions (wetting agents) and device for its implementation

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР М 1314123, кл. Е21 F7/OOiE21 F5/00,1987. Тепловой дренаж угольного массива. (ЭЙ). М.: ЦНИЭИуголь, 1975, с.21-22, с.25. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2599116C1 (en) * 2015-07-16 2016-10-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки ИНСТИТУТ ПРОБЛЕМ КОМПЛЕКСНОГО ОСВОЕНИЯ НЕДР РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК (ИПКОН РАН) Method for heat and wet treatment of coal massif by surfactants solutions (wetting agents) and device for its implementation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4815790A (en) Nahcolite solution mining process
CN107905844B (en) Halogen method is arranged in salt mine old chamber Quan Caidong space gas injection
SU1082332A3 (en) Method for working oil deposits
US4101172A (en) In-situ methods of extracting bitumen values from oil-sand deposits
US4456065A (en) Heavy oil recovering
US3513913A (en) Oil recovery from oil shales by transverse combustion
US4283088A (en) Thermal--mining method of oil production
US3382922A (en) Production of oil shale by in situ pyrolysis
CA3069503A1 (en) Methods for deep reservoir stimulation using acid-forming fluids
US3513914A (en) Method for producing shale oil from an oil shale formation
US4163580A (en) Pressure swing recovery system for mineral deposits
US4026359A (en) Producing shale oil by flowing hot aqueous fluid along vertically varied paths within leached oil shale
RU2737618C1 (en) Water retention method for accelerating self-recovery of mine fissures by chemical softening of carbonatite
US3993135A (en) Thermal process for recovering viscous petroleum
US3366419A (en) Process for solution mining kci deposits
US2876838A (en) Secondary recovery process
US4408665A (en) In situ recovery of oil and gas from water-flooded oil shale formations
SU1620647A1 (en) Method of hydraulic working of rock mass
RU2675115C1 (en) Method for developing high-viscosity oil
US4157847A (en) Method and apparatus for utilizing accumulated underground water in the mining of subterranean sulphur
US4509596A (en) Enhanced oil recovery
CN104271878B (en) The anti-coning of steam/coning technology means to save the situation
RU2361067C1 (en) Method of well production of liquid mineral susceptible to temperature phase transition
US1846358A (en) Process of mining sulphur
US4249775A (en) Mining of sulphur