Використання теплових властивостей гірських порід для вирішення раціональних гірничотехнічних задач

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Основний метод термічних досліджень масивів - вимір температур як по глибині так і площі.

В географічних дослідженнях використовуються природні температурні поля Землі і штучні, створювані в пробурених свердловинах нагнітанням в них гарячих пульп.

Із збільшенням глибини відбувається зростання температур.

Градієнт природних температур, визначений для масиву називається геотермічним.

В результаті термокаротажу свердловини можна:

1. встановити геотермічний градієнт.

2. розчленувати масив на породи з різними тепловими властивостями.

Термокаротаж використовується для дослідження свердловин, пройдених в областях розвитку багаторічної мерзлоти і встановлення меж мерзлих порід, зон відтавання, ступеня промерзання і т.д.

За допомогою термокаротажу свердловин визначають місця приток води в свердловини, оцінюють швидкості фільтрації води в масивах і знаходять корисні копалини.

Області використовування гірських порід.

1. Відтавання і ослаблення мерзлих порід здійснюють поверхневими (спалювання шару вугілля, обігрівши газами) і глибинними методами, обігрівши голками, що нагріваються електрикою, парою, гарячою водою, нагріваючи термохімічними патронами в пробурених шпурах.

Температура і глибина нагріву порід залежить від їх температуропровідності, а час обернено пропорційно до квадрата товщини h шару, що промерз.

- Один із способів термічного ослаблення мерзлих порід полягає в разбурення мерзлого шару порід термобурми, створення певної сітки шпурів, які значно ослабляють мерзлу кірку і дозволяють здійснювати її остаточне руйнування.

- Зміцнення гірських порід. При термічному способі руйнування гірських порід, все тепло, що поступає в гірську породу витрачається на нагрів її до температури, при яких термічні напруження досягають руйнуючих. При термічному способі буріння на породу впливає високотемпературний надзвуковий газовий струмінь, який інтенсивно розігріває тонкий поверхневий шар породи і викликає в ньому термічні напруження, що приводять до відколу від поверхні частинок.

Руйнуючі напруження в породі можуть бути досягнутий при температурі 300-600 гр.

Інтенсивні теплові потоки створюються спеціальними реактивними газовими пальниками, в робочій камері яких відбувається перемішування пального і окислювача і бурхливе їх згоряє.

У вітчизняних верстатах вогняного буріння, швидкість газового струменя 1600-2000 м./сек. Подальше вдосконалення термічного буріння йде у напрямі використовування пальників електродуг і плазмових.

- Використовують також нагрів порід знакозмінними температурними полями. При цьому забій свердловини по черзі обробляють потоками гарячого газу і охолодженого або рідкого азоту. В результаті різких температурних коливань відбувається значно швидше руйнування порід.

- Встановлений початок бурінню двохфазовими потоками, створюваними за рахунок подачі в газовий струмінь дрібних частинок, зруйнованої породи.

В результаті цього тверді частинки, ударяючись об породу, додатково руйнують її.

Тепловий режим шахт.

При підземній розробці родовищ копалин задача регулювання теплового режиму гірських вироблень має велике значення, особливо на великих глибинах і районах вічної мерзлоти. Якщо в першому випадку регулювання теплового режиму досягається охолоджуванням масиву, то в другому - третьому застосуванні спеціальних заходів.

Гігієнічні вимоги наказують підтримку температури повітря в зоні роботи людей не вище 20 гр. Вивчення процесів тепло і масообміну і теплових властивостей мерзлих порід залежно від температури дозволяють правильно вибрати тепловий режим шахти.

Методи видобутку корисних копалин з використанням теплових властивостей. термокаротаж свердловина газифікація підземний

1. Підземна газифікація вугілля.

Газоносний пласт розкривають двома свердловинами, які сполучені збійною.

Потім пласт підпалюють, в одну свердловину безперервно подають повітря, а з іншої відкачують газ. Залежно від режиму дуття одержують газ різного хімічного складу.

2. Метод підземної перегонки сланців.

З поверхні бурять свердловини, розташовані в плані у вигляді шестикутника із сторонами 13 м. В кожну свердловину опускаємо електронагрівач, що підвищує температуру до 400-500гр. При цій температурі сланець розкладається. Продукти перегонки відводяться від центральної свердловини.

3. Метод підземної виплавки сірки.

В пласт пробурює вертикальна свердловина діаметр 250-300 м.м., в якій розміщується комплект труб, по одній з них під тиском перегріта вода 160-170 гр., яка виплавляє сірку. Розплавлена сірка поступає в трубу, по якій вона підіймається на поверхню під тиском стислого повітря і транспортується на склад.

4. Як джерело теплової енергії може бути застосований атомний вибух. Якщо заряд помістити рудному тілі, то в результаті вибуху виділиться велика кількість тепла, якого буде достатньо для плавлення самих тугоплавких мінералів.

Размещено на Allbest.ru