8.6. Подземные ледопородные хранилища сжиженных

УГЛЕВОДОРОДНЫХ ГАЗОВ

Хранение сжиженного газа возможно и в замороженном грунте при давлении до 2,5 кПа. Проектирование ледопородного резервуара производят на основе данных инженерно-геологических и гидрогеологических изысканий. Сооружение допускается в рыхлых водонасыщенных (коэффициент водонасыщения больше 0,8), однородных по -литологии и выдержанных по мощности грунтах, подстилаемых водоупором, при условии, что скорость движения грунтовых вод не превышает 2,5 м/сут, а также в слабо-обводненных (коэффициент водонасыщенности меньше 0,8) грунтах без прочных структурных связей при условии их искусственного обводнения. Подземный ледопородный резервуар представляет собой емкость, стенки и днище которой выполнены из замороженных горных пород, а перекрытие - из традиционных строительных материалов: стали, алюминиевых сплавов или бетона (рис. 6.10). Ледопородный резервуар сооружают в следующей последовательности. Вокруг будущего резервуара по окружности бурят скважины 4 на 3-5 м ниже глубины залегания водоупора. Затем монтируют узел примыкания 3 перекрытия к ледопородной оболочке, который обычно представляет собой железобетонное кольцо. В пробуренные скважины опускают замораживающие колонки 5, по которым пропускают теплоноситель, что приводит к замораживанию горных пород вокруг колонок и созданию ледопородной оболочки 6, сопряженной с водоупором.

Рис. 8.10. Общий вид низкотемпературного ледопородного

резервуара:

1 - емкость; 2 - перекрытие; 3 - узел примыкания перекрытия к ледопородной оболочке; 4 - скважины; 5 - замораживающие колонки; 6 -

ледопородная оболочка.

Под защитой ледопородного ограждения и водоупора, противостоящих гидростатическому и горному давлениям, вынимают талый грунт и образуют емкость 1. Вместе с выемкой грунта на площадке рядом с сооружаемым резервуаром производят сборку перекрытия из предварительно заготовленных элементов. Затем перекрытие перемещают целиком или по частям на опорное железобетонное кольцо. В отдельных случаях опорой перекрытия могут служить замораживающие колонки. Для герметичного соединения перекрытия с опорой его приваривают по периметру к закладной кольцевой обечайке, вмонтированной в опорное кольцо.. Перекрытие теплоизолируют, устанавливают погружные насосы, трубопроводы, арматуру, контрольно-измерительные приборы. В резервуар заливают сжиженный газ при давлении 200-500 мм вод. ст. и при соответствующей отрицательной температуре. Методы сооружения ледопородных резервуаров определяются их объемом, конструкцией и геологическим разрезом площадки, на которой их будут строить.

Сооружение подземных ледопородных резервуаров возможно в любых грунтах. Однако наиболее приемлемыми являются песчано-гравийные грунты с влагонасыщенностью 60-90 % при наличии в них не более 20 % мелкодисперсных глинистых частиц.

Одним из основных требований, предъявляемых к ледопородным резервуарам, является создание трещиностойкой, непроницаемой для газа ледопородной оболочки. Подземные низкотемпературные резервуары сооружают, как правило, с применением предварительного замораживания пород. Предварительное замораживание пород необходимо вести согласно "Техническим условиям на производство работ по искусственному замораживанию грунтов при строительстве метрополитенов и тоннелей" (ТУ-111-56).

Предварительное замораживание горных пород необходимо для обеспечения:

—водонепроницаемости и прочности ледопородной оболочки, способной воспринять на себя полное горное давление и технические нагрузки;

—сохранности проектного направления и габаритов выработок, а также прилегающих к выработке наземных и подземных коммуникаций;

—максимальной скорости строительства.

Так как ледопородная оболочка низкотемпературного резервуара работает как несущая конструкция, которая должна быть прочной и устойчивой, наиболее ответственным является выбор толщины ледопородной оболочки. На основании принятой толщины ледопородной оболочки осуществляют все теплотехнические и технологические расчеты замораживания, выбирают конструкцию перекрытия. Завышение толщины оболочки ведет к значительному увеличению стоимости и срока строительства подземного резервуара. Толщина ледопородной оболочки зависит от многих факторов и, в первую очередь, от внешнего давления, прочностных и деформационных характеристик замороженных пород, величины и времени обнажения ледопородного ограждения, температурного режима замороженных пород и выработки, ее размеров. Учесть влияние всех этих факторов одной зависимостью не представляется возможным, так как большинство из них является функцией многих переменных. Прочностные и деформационные свойства замороженных пород зависят от гранулометрического состава, температуры замораживания, фазового состава воды, условий миграции влаги, режима замораживания, продолжительности действия нагрузки.