Материал: Технология строительства подземных сооружений. Специальные способы строительства

Рис. 4.12. Типы испарителей: вертикально-трубный (а) .и ксжухотрубный (б) испарители:

линдрического кожуха большего диаметра, внутри которого размещается много тонких труб, развальцованных или вварен­ ных в трубные решетки, расположенные по концам кожуха. В межтрубном пространстве кипит холодильный агент, а по трубам циркулирует хладоноситель. Скорость движения хладоиосителя в трубах изменяется от 0,75 до 2 м/с. Удельная теп­ ловая нагрузка на 1 м2 поверхности испарителя при разности температур жидкого хладагента и хладоносителя в 5°С и ско­

рости движения хладоносителя в трубах около 1 м/с, составля­ ет 6000—8000 кДж/ч.

Достоинства кожухотрубных испарителей: надежность в ра­ боте и.простота в монтаже, так как они поступают в комплек­ те с компрессором. Недостатки их: небольшой объем рассола, заключенного в испарителе, возможность замерзания' рассола в трубах при слабых концентрациях его и остановках движения рассола, а вследствие этого разрыв труб.

Вспомогательная аппаратура состоит из маслоотделителя, регулирующей станции, манометровой станции, промежуточного сосуда, запорной аппаратуры и др.

Маслоотделитель предназначен для улавливания масла из хладагента, которое в некотором количестве всегда уносится из компрессора. Работа маслоотделителя основана на принципе изменения скорости и направления движения хладагента-. По­ падая в маслоотделитель, хладагент уменьшает скорости своего движения и ударяется о его стенки и специальные насадки с просверленными в них отверстиями. Благодаря этому частицы масла отделяются от хладагента и стекают по стейкам сосуда на его дно, откуда масло периодически удаляют. Маслоотде­ литель изготовляют в форме цилиндрического сосуда, диаметр которого примерно в 3 раза больше диаметра нагнетательного трубопровода, а высота изменяется от 1,47 до 2,6 м. Маслоот­ делитель устанавливают на нагнетательном трубопроводе меж­ ду компрессором и конденсатором так, чтобы пары аммиака входили под слой жидкого аммиака толщиной 150—200 м в маслоотделителе.

Регулирующая станция предназначена для дросселирования

боток способом замораживания применяют регулирующие стан­ ции 15 PC, 20 PC, 26 PC, 30’PC (цифры означают условный переход в миллиметрах).

Манометрическая станция служит для наблюдения и кон­ троля за холодильным процессом. С этой целью в систему труб хладагента включают манометры. При одноступенчатом сжа­ тии в системе достаточно иметь два манометра: один для по­ казаний давления во всасывающем трубопроводе, а другой — в нагнетательном. Первый, манометр присоединяют к грязеуло­ вителю, а второй — к маслоотделителю. Аммиачные манометры отличаются от обычных манометров тем, что кроме шкалы дав­ лений они имеют еще и температурную шкалу. Манометры вме­ сте с вентилями диаметром 6 мм обычно монтируют на общей панели.

Промежуточный сосуд применяют в установках двух- и трех­

ступенчатого сжатия хладагента для полного охлаждения па­ ра, поступающего из компрессора предыдущей ступени, и пере­ охлаждения хладагента перед регулирующим вентилем. Про­ межуточный сосуд представляет собой металлический цилиндр диаметром 0,5—0,7 м и высотой 2;82—3,25 м, в котором вмон­ тирован змеевик для жидкого хладагента с поверхностью охлаждения 1,78—5 м2. Промежуточный сосуд устанавливают между нагнетательным трубопроводом цилиндра низкого давле­ ния и всасывающим трубопроводом цилиндра высокого давле­ ния.

4.2.3. Комплексные передвижные агрегаты

При строительстве подземных сооружений способом замора­ живания в условиях плотной городской застройки применяют передвижные замораживающие станции. Это вызвано тем, что в условиях города встречаются самые разные условия строи­ тельства как по протяженности, так и по горно-геологическим условиям. В таких условиях замораживающие станции должны обеспечивать строительство объектов в сжатые сроки с мини­ мальной затратой времени на работы подготовительного перио­ да, быть мобильными и удобными в эксплуатации.

В настоящее время используют передвижные замораживающие станции ПХС-100 и ПНС-100, техническая характеристика которых приведена ниже.

Станция ПНС имеет ряд существенных недостатков, основ­ ные из которых: значительная трудность в изготовлении, слож­ ность оборудования и управления, применение в качестве хлад­ агента токсичного газа — аммиака, что в условиях работы го­ рода зачастую в непосредственной близости от жилых домов нежелательно. Учитывая это, в настоящее время станцию ПНС100 не изготовляют, а взамен ее стали изготовлять станцию ПХС-100, в которой в качестве хладагента используют фреои22. Передвижная холодильная станция ПХС-100 состоит из двух одинаковых передвижных холодильных установок ПХУ-50. Каждая из установок ПХУ-50 смонтирована на шасси прицепа МАЗ-5224В и может работать как самостоятельно, так и в со-

четаиии с различным числом таких же установок в зависимости от требуемой суммарной хладопроизводительности.

Холодильная установка ПХУ-50 состоит из холодильной станции, в которой главными элементами являются непрямо­ точный одноступенчатый компрессор П220, испаритель, конден­ сатор, насос 4К8 с электродвигателем, силовой шкаф, щит сиг­ нализации и прибор пульта управления. Система управления каждой установки ПХУ-50 предусматривает автоматическую защиту холодильной машины (остановка без возможности ав­ томатического включения), автоматическое регулирование по­ дачи жидкого фреоиа-22, световую сигнализацию, позволяющую установить готовность холодильной машины к работе. Каждая установка снабжена заземляющим контуром, который при мон­ таже станции на месте производства работ присоединяют к внешнему заземлителю. Установка ПХУ-50 обеспечена аварий­ ным освещением с питанием от аккумуляторных батарей.

Кроме наземных передвижных станций, имеется опыт при­ менения подземных передвижных замораживающих станций. Так, разработаны подземные .передвижные замораживающие установки ППЗУ-1 и ППЗУ-2.

Техническая характеристика установок приведена ниже.

4.2.4. Бурение вертикальных замораживающих скважин

Бурение замораживающих скважин является одним из наи­ более трудоемких и продолжительных процессов при замора­ живании горных пород. На бурение скважин в зависимости от глубины затрачивают-30—65% общего времени на заморажи­ вание. Замораживающие скважины в зависимости от размеров и компоновки подземного сооружения располагают по контуру (тоннели малого диаметра, стволы) или же по всей площади возводимого сооружения (тоннели большого диаметра, котло­ вана, эскалаторные тоннели). Схему расположения заморажи­ вающих скважин, расстояние между ними и их число опреде­ ляют расчетами.

К замораживающим скважинам предъявляют определенные требования:

конечный диаметр скважины должен быть несколько боль­ ше диаметра соединительных муфт замораживающих колонок и составлять не менее 150—170 мм. При большой глубине за­ мораживания горных пород (500—700 м) конечный диаметр за­ мораживающих скважин принимают равным не менее 200— 250 мм;

глубина скважин должна быть на 5—20 м больше проект­ ной отметки замораживания пород;

Скважины должны быть очищены от бурового шлама и обеспечивать свободный'спуск замораживающих колонок при­ нятого диаметра;

бурение замораживающих скважин должно проводиться с минимальным выносом (размывом) горных пород, исключаю­ щим образование пустот, и с минимальными отклонениями от заданного направления.

Допускаемое отклонение замораживающей скважины от вертикали (м) устанавливают в зависимости от ее глубины Я и определяют по формуле

a = 0,5-f 0,002Я.

Формула получена на основании статистической обработки отклонений скважин от вертикали и по существу характеризует современный уровень техники и технологии бурения техниче­ ских скважин. Более правильно максимальное отклонение за­ мораживающих скважин от вертикали должно определяться теплотехническим расчетом из условия обеспечения смыкания ледопородных цилиндров в замкнутое ограждение независимо от глубины замораживания, а в зависимости от температуры пород, температуры замораживания, скорости фильтрации под­ земных вод и др.

В случае отклонения скважины от проектного направления свыше допустимого кривизну исправляют или перебуривают скважину вновь. Как исключение допускаются искривленные

скважины, если положение смежных, также отклонившихся скважин, обеспечит смыкание ледопородного ограждения и про­ ектную толщину. В связи с этим при замораживании горных пород предусматривают бурение дополнительных заморажива­ ющих скражин в количестве! не боле.е 10% от общего объема при глубине замораживания до 100 м, не более 15% при глу­ бине замораживания до 400 м и не более 20% при глубине за­ мораживания свыше 400 м.

Для бурения замораживающих скважин применяют уста­ новки ударного, вращательного и комбинированного способов бурения.

Ударный способ бурения замораживающих-скважин основан на разрушении пород благодаря периодическим ударам (час­ тота ударов 1 с-1) бурового инструмента (долота) по забою скважины. При каждом новом ударе буровой инструмент по­ ворачивают на некоторый угол. Долото получает движение от бурового стайка через канат или штанги. В соответствии с этим различают ударно-канат,ный или ударно-штанговый способы бурения. При ударно-канатном способе разбуренную горную по­ роду из скважины удаляют желонками, а при ударно-штанго­ вом— путем прокачки глинистым раствором.

Для бурения замораживающих скважин применяют станки УКС-22М, УКС-ЗОМ и др.

Вращательный .способ бурения применяют в слабых гори­ зонтально залегающих породах прй глубине скважин до 300 м. При этом применяют следующие режущие инструменты: в су­

ренной породы осуществляется с помощью глинистого раствора, который подают в скважину по буровым трубам.

Важными преимуществами данного способа являются воз­ можность бурения скважин без применения обсадных труб, от­ сутствие специальных операций по очистке забоя от буровой мелочи и более высокая скорость бурения по сравнению с удар­ ным способом.

При вращательном способе бурения скважин применяют установки УРБ-ЗАМ, СБУ-150-ЗИВ, ЗИФ-650А, ЗИФ-ЗООМ

и др.

Наибольшее распространение в практике городского подзем­ ного строительства нашел станок УРБ-ЗАМ (установка разве­ дочного бурения № 3), который может бурить скважины глу­ биной до 300 м с бурильными трубами диаметром 72 мм и глу­ биной до 500 м — с бурильными трубами диаметром 76 мм. Все части буровой установки, включая мачту, смонтированы на ав­ томашине МАЗ-200 и транспортируются, в собранном виде, не требуя монтажа и демонтажа.