Управление замораживанием горных пород

Проходка шахтных стволов в водоносных породах производится с использованием искусственного замораживания массива. Область вокруг будущей горной выработки окружают кольцом замораживающих колонок. Колонки объединены в рассольную сеть, по которой циркулирует хладоноситель. Замораживающая станция обеспечивает его охлаждение до нужной температуры.

Для непрерывных измерений температуры породного массива на участке строительства ствола разворачивается оптоволоконная термометрическая система. Измерения производятся в специальных контрольно-термических скважинах. Система осуществляет сбор данных, их предварительную обработку и визуализацию в режиме онлайн.

Замораживающие колонки охлаждают горные породы, превращая содержащуюся в них воду в лед. В каждом слое массива создается прочное ледопородное ограждение (ЛПО), выполняющее функцию временной крепи при проходке горной выработки.

Показания оптоволоконной системы отправляются на удаленный аналитический сервер для последующей обработки и интерпретации. Для каждого участка строительства шахтного ствола разрабатывается слоистая теплофизическая модель среды, позволяющая рассчитать поле температур в породном массиве.

Требуемые толщины ледопородного ограждения, обеспечивающие его прочность и водонепроницаемость, рассчитываются на этапе проектирования. В процессе замораживания они должны поддерживаться до полной гидроизоляции ствола.

Интеллектуальная система мониторинга ЛПО контролирует его текущие параметры и ежедневно направляет строителям отчеты о его состоянии. После достижения минимально допустимых параметров выдается заключение о возможности проходки того или иного интервала разреза. Для оптимизации затрат или в ответ на воздействие негативных факторов разрабатываются рекомендации по корректировке режима замораживания.