Теоретичні та прикладні основи струминного закріплення слабких дисперсних порід при веденні гірничих робіт

Способи, технологія й засоби струминного закріплення дисперсних порід. Підвищення ефективності освоєння підземного простору великих міст України на базі використання струминної технології закріплення дисперсних порід. Основи нового способу омонолічування.

Рубрика Геология, гидрология и геодезия
Вид автореферат
Язык украинский
Дата добавления 12.11.2013
Размер файла 144,8 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНА ГІРНИЧА АКАДЕМІЯ УКРАЇНИ

На правах рукопису

Власов Сергій Федорович

УДК 622.267.023.67:624.138.4

ТЕОРЕТИЧНІ ТА ПРИКЛАДНІ ОСНОВИ СТРУМИННОГО ЗАКРІПЛЕННЯ СЛАБКИХ ДИСПЕРСНИХ ПОРІД ПРИ ВЕДЕННІ ГІРНИЧИХ РОБІТ

Спеціальність 05.15.09 - ”Механіка грунтів і гірських порід”

А в т о р е ф е р а т

дисертації на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук

Дніпропетровськ

1999

Дисертація є рукопис.

Робота виконана на кафедрі підземної розробки родовищ у Національній гірничій академії України.

Науковий консультант:

Лауреат Державної премії України, Бондаренко

доктор технічних наук, професор, проректор Володимир

Національної гірничої академії України Ілліч

Офіційні опоненти:

Лауреат Державної премії України, Зорін

доктор технічних наук, професор, завідувач Андрій

відділу управління динамічними проявами Микитович

гірського тиску Інституту геотехнічної механіки НАН України

доктор технічних наук, професор, ЛитвинсЬкий

завідувач кафедри будівництва шахт Гаррі

і підземних споруд Донбаського Григорович

гірничо-металургійного інституту

доктор технічних наук, старший науковий

співробітник, професор кафедри основ Шаповал

і фундаментів Придніпровської державної Володимир

академії будівництва й архітектури Григорович

Провідна установа - Криворізький державний технічний університет

Захист відбудеться “ 20 ” травня 1999 р. о 14-й годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 08.080.04 по захисту дисертацій при Національній гірничій академії України ( 320027, Дніпропетровськ, пр.Карла Маркса, 19, т. 47-24-11 ).

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Національної гірничої академії України( 320027, Дніпропетровськ, пр. Карла Маркса, 19).

Автореферат розісланий 19 квітня 1999 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради, докт. техн. наук А.М. Роєнко

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність проблеми В умовах інтенсивного розвитку мега-полісів, що перетворюються на екологічно небезпечні зони, важлива роль у рішенні загальної проблеми освоєння підземного простору великих міст України відводиться спеціальним способам закріплення слабких дисперс-них порід. Дана проблема актуальна для таких міст, як Київ, Харків, Дніпропетровськ, Одеса, Донецьк, Львів, Кривий Ріг, Запоріжжя та ін.

Слід зазначити, що великі міста України розташовані на територіях, які характеризуються складними гідрогеологічними умовами і рельєфом. Приблизно 70% із них побудовані на осадових лесових породах, рівень грунтових вод в яких щорічно підвищується в середньому на 1 м, що, у свою чергу, інтенсифікує зсувні і суфозійні процеси.

Обводнені дисперсні породи під дією різних чинників, таких як тиск, наявність глинистої фракції та ін., набувають пливунних властивостей і вимагають спеціальних способів проведення гірничих виробок; зменшують стійкість і викликають деформацію підземних споруд, значно знижують темпи будівництва, а часом зупиняють виробництво робіт внаслідок проривів порід у вироблений простір. Так, щорічно тільки при будівництві Дніпропетровського метрополітену відбуваються прориви порід у виробки при їхній проходці об'ємом до 2500 м3, що зменшує швидкість проведення тунелів до 1,5 тис. м за рік і збільшує витрати на їхню ліквідацію, які складають понад 1200000 грн. за рік. Аналогічна картина спостерігається в ході спорудження Київського і Харківського метрополітенів. У цілому в Україні різними способами закріплюється до 10 тис. м3 порід за рік.

Результати досліджень і даних практики за останні двадцять років дозволяють зробити висновок про необхідність розробки більш ефектив-них, технологічних і універсальних засобів закріплення, що забезпечують необхідну безпеку ведення гірничих робіт у дисперсних осадочних поро-дах. Ця проблема може бути ефективно вирішена за допомогою струмин-ної технології закріплення дисперсних порід. Однак керована зміна влас-тивостей цих порід при вирішенні різних гірничотехнічних завдань немож-лива без наукових знань про процес проникання високонапірного струменя в дисперсні породи і про фізико-хімічну природу міцності закріплених порід. У зв'язку з цим у дисертаційній роботі сформульована актуальна науково-прикладна проблема освоєння підземного простору великих міст України у складних гідрогеологічних умовах на основі керованої зміни властивостей дисперсних порід за допомогою струминної технології їх закріплення.

Дослідження, результати яких подані в дисертації, виконані в рамках пріоритетного напрямку розвитку науки і техніки України № 4 “Екологіч-но чиста енергетика і ресурсозберігаюча технологія”, відповідно до плану найважливіших держбюджетних робіт Міністерства освіти України і програми № 20 "Розробити і впровадити ресурсозберігаючі та економічно чисті технології видобутку й переробки вугілля", а також координаційного плану № 39 Міносвіти України за фундаментальними напрямками "Гірничі науки" у 1992 -1998 рр. (теми ГП-71, ГП-186, ГП-239).

Мета роботи - теоретичне обгрунтування, розробка і практичне застосування засобів і способів струминного закріплення дисперсних порід з використанням процесу, який описується основними законами механіки суцільного середовища в рамках теорії турбулентних струменів, що забезпечують підвищення ефективності ведення гірничих робіт.

Для досягнення зазначеної цілі в дисертації ставляться і вирішуються такі завдання:

1. Розробити теорію і методи розрахунку глибини проникання ви-соконапірного струменя в слабку дисперсну породу з урахуванням густоти закріпляючих розчинів, а також щільності й ударної в'язкості породи, що обробляється.

2. Виявити закономірності впливу фізичних (густоти закріпляючого розчину й щільності і ударної в'язкості оброблюваної дисперсної породи) і технологічних (діаметр сопла, час дії струменя, витрати закріпляючого розчину, швидкість підняття й обертання робочого інструмента) пара-метрів на процес проникання високонапірних струменів закріпляючих розчинів у дисперсні породи і на цій основі розробити класифікацію цих порід.

3. Установити закономірності зміни глибини проникання струменя залежно від тиску і витрати закріпляючого розчину, швидкості обертання й підняття монітору; розробити програму визначення технологічних пара-метрів струминного закріплення порід.

4. Визначити раціональні рецептури закріпляючих розчинів, що забезпечують необхідні технологічні параметри струминного закріплення зв'язних і незв'язних дисперсних порід.

5. Розробити способи струминного закріплення дисперсних порід, що забезпечують повну гідроізоляцію підземних об'єктів.

6. Розробити експериментальну установку для струминного за-кріплення дисперсних порід, що дозволяє вирішувати різні гірничотех-нічні завдання гідроізоляції підземних об'єктів з поверхні.

7. Створити і впровадити технології спорудження підземних об'єктів із використанням струминного закріплення слабких дисперсних порід, що забезпечують необоротні зміни властивостей останніх.

Основна ідея роботи полягає в руйнуванні високонапірними струменями слабких дисперсних порід із наступним формуванням нової структури за участю матеріалу струменя, що забезпечує підвищену міцність порід.

Наукові положення і результати, що захищаються, іхня новизна

Наукові положення, що виносятся на захист:

1. Ударна в'язкість дисперсних порід із збільшенням вологості від сухого стану (W=0%) до повного водонасичення (W=25%) у зв'язних порід зменшується за гіперболічним законом з 400 до 350 Дж/м2; у незв'язних - збільшується за лінійним законом з 400 до 460 Дж/м2. Це дозволяє вибирати оптимальні параметри закріплення, виходячи із одного з головних показників - ступеня вологості породи.

2. Глибина проникання високонапірного струменя закріпляючого розчину в слабку дисперсну породу зі збільшенням ударної в'язкості породи і функції турбулентності струменя зменшується в гіперболічній залежності. У свою чергу, функція турбулентності струменя зв'язана пара-болічною залежністю із співвідношенням густоти струменів закріпляючого розчину і щільності породи. Це положення лягло в основу класифікації дисперсних порід залежно від глибини проникання в них високонапірних струменів, що дозволяє диференційовано підходити до закріплення різних порід.

Наукові результати:

1. Створена теорія розрахунку робочих параметрів струминної техно-логії закріплення слабких дисперсних порід виходячи із співвідношення густоти закріпляючого розчину й щільності оброблюваної породи, ударної в'язкості цієї породи, швидкості підняття й обертання робочого інстру-мента, витрачання і тиску закріпляючого розчину, геометричної форми сопла, що формує струмінь. Властивості породи, що закріплюється за допомогою струминної технології, які раніше розглядалися в рамках теорії динаміки грунтів, уперше були описані за допомогою теорії турбулентних струменів. Це дозволило при визначенні глибини проникання струменів у породу врахувати турбулентний характер її поширення й установити залежність зміни швидкості струменя уздовж осі його поширення.

2. Установлені граничні умови проникання високонапірного стру-меня закріпляючого розчину в слабку дисперсну породу (мінімальні енер-гія і кількість руху для зруйнування дисперсної породи), що дозволяє виз-начати кінцеву глибину поширення струменя розчину в цій породі.

3. Уперше введене поняття "ударна в'язкість" для характеристики слабких дисперсних порід. Для проведення досліджень по визначенню ударної в'язкості цих порід була розроблена спеціальна методика і ство-рена лабораторна установка, що дозволило одержати залежності значень ударної в'язкості від ступеня вологості для зв'язних і незв'язних дис-персних порід. Установлено, що ударна в'язкість у зв'язних порід при збільшенні вологості до 25% зменшується на 50-80 Дж/м2 за рахунок ослаблення поверхневих зв'язків між частками породи, а в незв'язних - зростає на 40-60 Дж/м2 за рахунок збільшення поверхневих сил у міжпоро-вому просторі дисперсної породи.

4. Розроблена класифікація слабких дисперсних порід залежно від глибини проникання в них високонапірного струменя закріпляючого роз-чину, що враховує ударну в'язкість цих порід і дозволяє робити попередній вибір способів і технологічних параметрів струминного закріплення.

5. Отримана залежність експериментальної функції - складової теорії турбулентних струменів - від співвідношення густоти двох середовищ, які перемішуються, що дозволило врахувати в теоретичних розрахунках різ-ницю між густотою струменя закріпляючого розчину і щільністью закріп-люваної породи.

6. На підставі теоретичних і експериментальних досліджень різних форм і геометричних розмірів насадок, які можна застосовувати при струминній технології закріплення дисперсних порід, були обгрунтовані і визначені раціональні геометричні розміри і форми насадок, що запо- бігають виникненню явища кавітації при високих тисках і забезпечують оптимальну якість струменя.

7. Сформульована нова критеріальна залежність, що містить видо-змінений критерій Рейнольдса, критерій Фур'є і критерій, який описує співвідношення густини закріпляючого розчину й оброблюваної породи, що дозволяє розраховувати тиск нагнітання і витрати закріпляючого розчину, час дії і глибину проникання струменя для натурних умов, вихо-дячи із даних, отриманих у процесі моделювання.

8. На підставі лабораторних досліджень визначене оптимальне водо-цементне співвідношення суспензій на цементному базисі, застосовуваних для струминної технології закріплення дисперсних порід. Отримане спів-відношення забезпечує необхідну міцність закріпленої породи.

9. Установлені закономірності впливу якості і кількості закріп-ляючих розчинів на міцність породоцементних елементів, що дозволяють визначати раціональні параметри (швидкість обертання і підняття робочого інструмента, тиск і витрату закріпляючого розчину) процесу закріплення під час розв'язування різних гірничотехнічних задач.

10. Отримані нові закономірності глибини проникання високонапір-ного струменя у слабкі дисперсні породи залежно від співвідношень густи-ни закріпляючого розчину й оброблюваної породи, ударної в'язкості цієї породи, швидкостей підняття та обертання робочого інструмента, витрати і тиску струменя закріпляючого розчину, геометричної форми сопла, що формує струмінь, які дозволили розробити способи струминного закріп-лення порід, підтверджені патентами України.

Методи дослідження. У роботі здійснений комплекс теоретичних і експериментальних досліджень на основі узагальнення відомих сучасних досягнень науки і техніки із названої проблеми. У галузі теоретичних досліджень використовувалися теорії: турбулентних струменів, прикордо-нного шару, динаміки грунтів, розмірностей і подібності; методи мате-матичного моделювання, диференціальні методи рішення рівнянь гідро-механіки. У галузі експериментальних досліджень застосовувалися: лабо-раторне моделювання процесів проникання високонапірного струменя в слабкі гірські дисперсні породи, лабораторні методи визначення коефі-цієнта ударної в'язкості для слабких дисперсних порід. Експериментальні дані оброблялися на ПЕОМ методами математичної статистики із вико-ристанням різних регресійних моделей.

Обгрунтованість і вірогідність наукових положень, висновків та рекомендацій підтверджуються застосуванням основ теорії і практики гірничих робіт і використанням математичних моделей, що базуються на фундаментальних положеннях теорії прикордонного шару, теорії динаміки грунтів, теорії розмірностей і подібності; узгодженістю розробленої теорії розрахунку технологічних параметрів струминного закріплення слабких дисперсних порід із фізичними уявленнями про перебіг процесів зруй-нування й перемішування породи струменями закріпляючого розчину; задовільною збіжністю результатів теоретичних, натурних і експеримен-тальних досліджень (розбіжність не перевищує 12% ); достатньою апроба-цією наукових положень і висновків роботи, успішним упровадженням результатів у практику.

Наукова новизна роботи полягає в узагальненні різних теорій тур-булентних струменів, що дозволило застосувати константу турбулентності струменя і значення товщини зони змішання струменів для розробки теорії проникання струменя; у використанні реологічних моделей дисперсних порід для створення комплексної моделі, що описує поведінку слабкої дисперсної породи при прониканні в неї високонапірного струменя; у розробці теорії проникання високонапірного струменя в дисперсні породи; у розвитку методів визначення ударної в'язкості незв'язних порід; у розробці методики моделювання процесів проникання високонапірного струменя в дисперсні породи; у встановленні закономірностей зміни міц-ності закріпленого елемента залежно від відсоткового вмісту в ньому закріпляючого розчину для зв'язних і незв'язних порід, що, у свою чергу, дозволило обгрунтувати вибір раціональних технологічних параметрів струминної технології закріплення дисперсних порід, які забезпечують підвищення ефективності ведення гірничих робіт.

Практичне значення роботи полягає в такому:

- розроблені основи керування властивостями і станом слабких дисперсних порід високонапірними струменями закріпляючих розчинів, що дозволило створити ефективні способи (патенти № 1ОЗЗЗ А; 10392 А; 15071 А;20380 A), технологію та засоби струминного закріплення, які за-безпечують необхідну безпеку при вирішенні різних гірничотехнічних зав-дань у процесі освоєння підземного простору міст України;

- створені комп'ютерні програми по визначенню технологічних пара-метрів і раціональні схеми струминного закріплення порід для проведення вертикальних стволів і горизонтальних виробок неглибокого закладення, спорудження гідроізоляційної завіси навколо підземних камер, закріплення основ під будівлями й спорудами. Технологічні схеми погоджені інсти-тутом Дніпродіпрошахт і затверджені ДонВуГІ (1997 р.);

- розроблений, змонтований і випробуваний у полігонних умовах дослідний зразок установки по струминному закріпленню дисперсних по-рід на базі бурової УРБ-2А-2 і шасі ЗИЛ-131, що дозволяє виконувати ро-боти по закріпленню з поверхні на глибину до 30 м;

- результати досліджень у вигляді рекомендацій впроваджені в про-екти Дніпродіпрошахт, Дніпрометропроект і Метротунельбудеко. Резуль-тати досліджень пройшли технологічну апробацію у фірмі "Бауер" (Німеч-чина) при будівництві Берлінського метрополітену (1996 р.);

- проведені випробування експериментальної установки при закріп-ленні пісків на трасі станції відкритого закладення “Набережна ім. Леніна” Дніпропетровського метрополітену, що підтверджують обгрунтованість і вірогідність наукових результатів, висновків і рекомендацій.

Реалізація результатів і рекомендацій роботи

Результати виконаних досліджень реалізовані в ряді проектних інс-титутів України.

Комп'ютерні програми визначення глибини проникнення закріпляю-чих розчинів у дисперсні породи з різними міцнісними властивостями (ударна в'язкість) залежно від тиску нагнітання цих розчинів, швидкостей обертання і підняття монітора використані під час розробки рекомендацій для складання проекту гідроізоляційних завіс в обводнених лесах із ви-користанням струминної технології закріплення при спорудженні пішохід-ного переходу на ж/м “Тополя” в Дніпропетровську (Дніпрометпроект, довідка про впровадження від 05.12.98). Спільно із Дніпрометпроектом бу-ли виконані промислові випробування експериментального зразка установ-ки струминного закріплення порід на майданчикові майбутньої станції відкритого закладення метро “Набережна ім. Леніна” в м. Дніпро-петровську (акт випробувань від 05.12.98). Результати досліджень ви-користані при розробці проектних пропозицій щодо спорудження захисної оболонки навколо ствола № 29 Харківського метро за допомогою струми-нного закріплення порід, що передані Метротунельбудеко для виконання проектних робіт (довідка про використання матеріалів докторської дисер-тації та проектні пропозиції від 10.11.98 ), проектні пропозиції щодо спорудження захисної оболонки навколо ствола типового перерізу за допо-могою струминного закріплення дисперсних порід використовуються інститутом Дніпродіпрошахт у проектах, що розробляються (довідка про використання проектних пропозицій від 21.11.98).

Декларація конкретного особистого внеску здобувача в розробку наукових результатів, винесених на захист, полягає у формулюванні нау-кової проблеми, мети, наукових положень і завдань досліджень; розробці теоретичних основ струминного закріплення дисперсних порід; розробці класифікації дисперсних порід; визначенні раціонального водоцементного співвідношення в цементних суспензіях; установленні закономірностей впливу якості і кількості закріпляючих розчинів на міцність породоце-ментних елементів; розробці способів, засобів і технології закріплення; упровадженні результатів досліджень.

Апробація роботи. Основні положення і результати дисертаційної роботи доповідалися й обговорювалися на Всесоюзних наукових, науково-технічних конференціях з проблем інтенсифікації гірничорудного вироб-ництва (Апатити - 1991 р., Свердловськ - 1991 р.); на Міжнародному симпозіумі по освоєнню родовищ мінеральних ресурсів і підземного будів-ництва в складних гідрогеологічних умовах (Бєлгород - 1995 р.); на Міжна-родних науково-технічних конференціях по ресурсозбереженню й екології промислового регіону ( Дніпропетровськ - 1993 р., Макіївка - 1996 р.); на Міжнародній конференції з проблем і перспектив освоєння підземного простору великих міст України (Дніпропетровськ-1996, 1997 рр, Сімфе-рополь - 1998 р.); на Міжнародній науково-практичній конференції “XXI сторіччя - проблеми та перспективи освоєння родовищ корисних копалин” (Дніпропетровськ - 1998 р.); на наукових семінарах кафедри підземної розробки родовищ і науково-технічній раді Проблемної науково-дослідної лабораторії №1 Національної гірничої академії України.

Публікації. За темою дисертації здобувачем опубліковано 40 дру-кованих робіт, у тому числі: монографія - 1; статті у спеціалізованих жур-налах - 17; патенти - 5; тези доповідей - 15; депоновані статті - 2.

Структура й обсяг роботи. Дисертація складається зі вступу, шести розділів, висновку, списку використаних джерел зі 148 найменувань на 13 сторінках, містить 220 сторінок машинописного тексту, 75 рисунків на 68 сторінках, 36 таблиць на 23 сторінках і додатки на 35 сторінках; загальний обсяг -359 сторінок.

ОСНОВНий зміст РОБОТИ

У вступі обгрунтована актуальність дослідження і розробок, сфор-мульовані наукова проблема, мета і завдання дослідження, відображена наукова новизна і практичні результати, наведені положення, що вино-сяться на захист, а також дані по апробації та публікації досліджень.

У першому розділі розглянуті чинники, що підтверджують доціль-ність освоєння підземного простору великих міст, серед яких економічні, соціальні, технічні і природоохоронні. До останніх належать цілість ланд-шафту, економія землі, і в першу чергу сільгоспугідь; зниження рівня за-бруднення атмосфери за рахунок концентрації й очищення викидів; ведення видобутку корисних копалин з одночасним підготуванням виро-біток для розміщення підземних об'єктів. Технічні чинники означають, що за рахунок освоєння підземного простору можна обмежити розріст міських територій, скоротити протяжність доріг і вулиць, інженерних комунікацій, зменшити витрати на їхню експлуатацію, раціонально організувати систе-му транспорту, підвищити швидкість пересування містом. Соціальні пере-бувають у можливості підвищити комфортність праці та знизити захво-рюваність завдяки відсутності різких перепадів температур, підвищити рівень захищеності устаткування і персоналу від зовнішніх несприятливих впливів; знизити втрати продукції при збереженні у стабільних темпе-ратурному і вологосному режимах та ін. До економічних чинників можна віднести зниження капіталовкладень за рахунок економії матеріалів і вико-ристання гірських порід як конструкції або сировини, а також зниження експлуатаційних витрат за рахунок прибутку від використання багато-функціональних центрів.

Виконаний аналіз природних і техногенних чинників, що впливають на ефективність освоєння підземного простору міст. Природна група чин-ників включає елементи геолого-геоморфологічної будови території міст (особливості геологічного і литологічного складу порід, розчленованість і уклони рельєфу), що в сукупності визначають інтенсивність поверхневого і підземного стоку, інфільтрацію води у грунт і, отже, схильність порід до обводнювання в умовах забудови території. Наявність техногенної групи чинників обумовлена функціонуванням водогосподарчих об'єктів і водо-несучих комунікацій промислового призначення та міського госпо-дарства, інженерною організацією і благоустрієм території, осіданнями земної поверхні на ділянках, підроблюваних виробками і т.п. Всі ці чин-ники визначають застосування спеціальних способів зведення підземних будівель і споруд, вибір яких крім інженерно-геологічних і техногенних умов визначають глибина закладення, місце розташування, а також осна-щеність будівельних організацій необхідними машинами й устаткуванням. Крім того, будівництво під незабудованою територією ведеться відкритим способом (котлованний, опускний, “стіна в грунті”), а під забудованою -закритим (гірничий і щитовий). Стіна в грунті може споруджуватися за допомогою монолітного, збірного і збірно-монолітного залізобетону або ж струминним способом. При застосуванні спеціальних способів (заморо-жування, хімічний, фізико-хімічний, струминний) для будівництва підзем-них споруд роботи можуть вестися як з поверхні (відкритий), так і із забою (закритий). Для зазначених способів виходячи з критеріїв технологічності й економічності були визначені галузі застосування, розглянуті досто-їнства і недоліки, обгрунтована необхідність розробки струминної техно-логії закріплення, що дозволяє гарантувати якість, економічну ефектив-ність, технологічність і безпеку ведення гірничих робіт. Оскільки струмин-не закріплення дисперсних порід засноване на використанні високо-напірних струменів закріпляючого розчину, що руйнують і перемішують ці породи із подальшим їхнім омонолічуванням, то був розглянутий сучас-ний стан досліджень у цій галузі.

Значний внесок у вивчення процесів руйнування гірських порід ви- соконапірними струменями зробили: Г.П. Ніконов, Г.О. Нурак, В.І. Те-рентьєв, Г.В. Коратаев, В.Ф. Хникін, А.Н. Ледгінцев, Г.М. Веселов, С.Е. Шавловський, В.Д. Мосін, Н.В. Дмитрієв, М.Ф. Хасін, Л. І. Малишев, Б.С. Федоров, Л.В. Петросян, Л.І. Смородинов, В. М. Абрамович, Бай Шин, В.М. Корольков, А.Я. Сагомонян.

При обгрунтуванні застосування струминних методів закріплення дисперсних порід з метою освоєння підземного простору великих міст України виникла необхідність виконати комплекс взаємозалежних дос-ліджень, що включають: вивчення процесу проникання струменів у породу в рамках теорії динаміки грунтів і теорії струменів; дослідження теорії струменів при розробці теоретичних основ процесу проникання високо-напірного струменя в дисперсні породи; оцінку ступеня впливу різних параметрів для одержання критеріальної залежності процесу проникання; визначення ударної в'язкості рідин і дисперсних порід, дослідження влас-тивостей закріпляючих розчинів і розробку нових рецептур; установлення залежності впливу закріпляючих розчинів на міцносні властивості оброб-люваних порід; створення і впровадження нетрадиційних технологій за-кріплення дисперсних порід і устаткування, що забезпечують дотримання норм по охороні надр і навколишнього середовища.

У другому розділі виконане обгрунтування фізичної моделі процесу проникання високонапірного струменя в слабку породу. Для цього процес проникання вивчався в рамках механіки суцільних середовищ, що доз-волило розглянути його за допомогою теорії динаміки грунтів. На підставі аналізу різних моделей напружено-деформованого стану різних середовищ дисперсна порода представляється як тугов'язкопластичне середовище. Оскільки співвідношення між тензором напружень і швидкістю деформації для цих середовищ має той же характер, що й для ньютонівських рідин, а пружна складової деформації при струминному закріпленні порід значно мала порівняно із розміром високопластичної деформації, то процес про- никання високонапірного струменя в слабкі породи можна моделювати за допомогою процесу проникання рідини меншої густини в рідину більшої густини. Таким чином, виконаний аналіз теорії динаміки грунтів дозволяє зробити висновок про можливість вивчення цього процесу із погляду тео-рії струминних течій.

Сутність цієї теорії полягає в тому, що вона розглядає процеси, які відбуваються при прониканні потоку однієї рідини в іншу або при змі-шанні двох потоків, що текуть із різною швидкістю в одному або різних напрямках.

Розглядаючи схему поширення струменя рідини в слабкій дис-персній породі за умови, що сума усіх витрат у зоні руйнування повинна дорівнювати нулю, одержимо:

, (1)

де - густина рідини, кг/м3; - швидкість руйнування породи, м/с; - вихідний радіус насадки, м; - відстань, на яку звужується основ-ний потік, взаємодіючи із породою, м; - густина породи, кг/м3; - відстань, на яку порода втягується в прямий потік, м; - швидкість по-току рідини із породою, м/с; - поточна швидкість рідини, м/с .

Оскільки проникання в породу відбувається із великою початковою швидкістю, то в першому наближенні можна прийняти, що

.

Тоді з рівняння (1) одержимо

. (2)

Для визначення мінімальної швидкості, при якій можливе зруйну-вання породи, запишемо рівняння енергії для тих же умов.

Енергія рідини в зоні руйнування породи

, (3)

де S - одиниця глибини руйнування, м.

Енергія рідини з породою

. (4)

Енергія, необхідна для зруйнування.

(5)

де - коефіцієнт ударної в'язкості гірської породи, Дж/м2.

Виходячи з того що процес руйнування швидкоплинний, припускає-мо, що він адіабатний, тобто відбувається без обміну енергією з навко-лишнім середовищем. Тоді можемо записати:

+ =

= . (6)

У першому наближенні, приймаючи , одержимо

, (7)

де - вихідний діаметр насадки, м.

Формула (7) описує граничні умови проникання струменя в породу. При швидкості струменя меншій проникання припиняється.

Для того щоб визначити закон зміни швидкості струменя вздовж її осі, був розглянутий ряд теорій турбулентного затопленого струменя, як-от: стара і нова теорії турбулентності Прандтля, теорія вільної турбу-лентності Тейлора і турбулентного перемішування Рейхарда. З аналізу цих теорій випливає, що товщина зони змішання струменя зі спутним потоком прямо пропорційна відстані, на яку поширюється струмінь:

, (8)

де - товщина зони змішання, м; ; - початкова і кінцева швидкості на осі струменя, м/с.

Аналіз турбулентної теорії Абрамовича і рівняння сталості кількості руху в різних перетинах струменя дозволив одержати формулу залежності швидкості поширення турбулентного струменя

. (9)

Ця швидкість залежить від швидкості виходу струменя із сопла (), відстані від вихідного до досліджуваного перетину () і радіуса сопла (), що формує струмінь. Формула отримана для випадку, коли струмінь ріди-ни поширюється в тій самій рідині. Численні експерименти дають зна-чення довільної функції с = 0,22. Для того щоб прийняти її для умов, коли густина речовини струменя менша за густину рідини, необхідно було дос-ліджувати зміну функції с, провівши ряд експериментів у модельних сере-довищах.

Третій розділ присвячений обгрунтуванню параметрів моделювання процесу проникання високонапірного струменя в слабку породу. Цей про-цес можна описати такою параметричною залежністю:

, (10)

де -дальність поширення струменя, м; - діаметр насадки, м; -час дії струменя; - густина речовини струменя, кг/м3; - щільність гірської породи, що руйнується, кг/м3; - ударна в'язкість породи, Дж/м2; - витрата речовини струменя, кг/м3.

За допомогою теорії розмірностей і подібності отримана крите-ріальна залежність, що описує цей процес,

, (11)

де - видозмінений критерій гомохронності, тобто безрозмірний час; - видозмінений критерій Рейнольдса, тобто відношення сил інерції до сил в'язкості. Критерій показує співвідношення щільності породи, що руйнується, і густини речовини струменя.

З формули (9) випливає, що

, (12)

де - початкова швидкість на виході із насадки, м/c; - максимальна швидкість у різних перетинах струменя, м/с.

Підставивши у формулу (12) замість значення (7), одержимо вираз для визначення максимальної глибини проникання струменя

. (13)

Оскільки

, (14)

де - коефіцієнт витрати сопла, то, підставивши (14) у (13), отримаємо

, (15)

або

. (16)

При досягненні процес стає сталим і незалежним від t , тому в степені нуль.

Таким чином, для визначення необхідно було обчислити й установити закон, відповідно до якого .

Коефіцієнт ударної в'язкості , що представляє собою співвід-ношення витраченої енергії (роботи) і площі поперечного перерізу зразка, що руйнується, уперше використаний для випадку слабких дисперсних порід. Цією узагальнюючою характеристикою описується для дисперсних порід процес подолання початкової міцності внутрішнього тертя, а для рідин - процес взаємодії між шарами внаслідок в'язкості. Для проведення досліджень по визначенню цих порід була розроблена методика і ство-рена лабораторна установка, на якій уперше були отримані залежності ударної в'язкості від ступеня вологості зв'язних і незв'язних дисперсних по-рід (рис. 1.) .

Було встановлено, що ударна в'язкість при збільшенні вологості до 25 % у зв'язних порід зменшується на 50-80 Дж/м2 за рахунок ослаблення поверхневих зв'язків між частками породи, а в незв'язних - зростає на 40-60 Дж/м2 за рахунок збільшення поверхневих сил у міжпоровому просторі дисперсної породи. На підставі вищевикладених досліджень розроблена класифікація порід за ступенем їхної проникності (табл. 1).

Коефіцієнт витрати сопла визначили експериментальним шляхом, для чого використали формули

, (17)

де - швидкість витікання рідини із сопла, отримана експериментально, м/с;

, (18)

де - швидкість, отримана теоретично, м/с;

, (19)

де Р0 - надлишковий тиск нагнітання рідини, Па; - густина рідини, кг/м3;

V - об'єм, на який збільшилася кількість рідини в моделі, м3; t - час витіка-ння струменя, с; -діаметр насадки, м.

Встановлено, що для =15 мм =0,39; =10 мм =0,63; =0,5 мм =0,9, тобто розмір прямо пропорційний .

Внаслідок експериментальних досліджень отриманий параболічний закон зміни експериментальної функції c залежно від співвідношення густини двох середовищ , що перемішуються:

, (20)

що дозволило врахувати в теоретичних розрахунках відмінність густини струменя закріпляючого розчину від щільності закріплюваної породи.

O - точка підвісу маятника; - маса маятника; - довжина маятника зі стрижнем, на якому він підвішений; - площа поперечного перетину рідини або породи, через яку проходить маятник; - висота заповнення ємності; - висота установки маятника; - кут відхилення маятника до удару; - кут відхилення маятника після удару;

Рис. 1. Схема установки для визначення ударної в'язкості рідин і незв'язних порід

Таблиця 1 - Класифікація порід за ступенем проникності

Дисперсні породи

Коефіцієнт ударної

в'язкості

при =2%,

Дж/м2

Відносна

глибина проникан-

ня струменя порів-няно із проникан-ням у глину

Ступінь проникно-сті порід

Класи

Групи

1

Глинясті породи

Зв'язні

> 400

1-1, 5

Важко- проникні

Глина

604

1

Лесовидний суглинок

480

1.13

Лес

447

1.17

2

Піски мілкозернисті

Незв'язні

100-400

1.5-3

Середньо- проникні

Піски нерозчлененого неогену

239

1.59

Піски харківської світи

129

2.18

Середньоміоце-нові піски

96

2.59

3

Піски крупнозернисті

Незв'язні

< 100

> 3

Легко- проникні

Піски бучакської світи

55

3.48

Нижньосармат-ські піски

47

3.81

Піски київської світи

31

4.45

На підставі вищевикладеного була розроблена методика перерахування експериментальних даних для умов натурного процесу. В основу ме-тодики покладений той факт, що критерії, які описують два подібних процеси, також повинні бути подібними.

Однак варто підкреслити, що дослідження виконувалися для умови, коли струмінь закріпляючого розчину проникав в слабку породу із нерухомо закріпленого сопла. При практичній роботі монітор обертається навколо своєї осі і, крім того, піднімається зі свердловини. Отже, час дії струменя в одному напрямку визначається швидкістю обертання робочого інструмента навколо своєї осі (об/с) і швидкістю підняття монітора зі свердловини (м/с).

У результаті серії експериментів установлені нові закономірності проникання високонапірних струменів у дисперсні породи залежно від співвідношення густини закріпляючого розчину й щільності оброблюваної породи, ударної в'язкості цієї породи, швидкості підняття й обертання робочого інструмента, витрачання і тиску струменя закріпляючого розчину, геометричної форми сопла, що формує струмінь:

, (21)

де k = 1 при , якщо час підняття робочого інструмента на висоту менше або дорівнює часу Т одного обороту робочого інстру-мента; при , якщо більше часу Т одного оборо-ту робочого інструмента.

На рис.2 наведені різні випадки закріплення залежно від спів-відношення швидкостей підняття й обертання робочого інструмента. На рисунку прийняті такі позначення:

L - смужка, що закріплюється за один оборот. Аналіз системи фор-мул, що описують прикордонний шар струменя у зустрічному потоці, по-казує, що ця смужка має розміри ;

L1 -відстань, на яку робочий пристрій піднімається за один оборот. Природно, що ця відстань є функцією від швидкості підняття робочого інструмента ;

h - радіус закріпленої зони. У першому випадку смужка закріплю-ється більше одного разу і радіус закріпленої зони залежить від швидкості підняття робочого інструмента . Цей випадок є небажаним, тому що веде до зайвої витрати закріпляючого розчину і збільшення часу робіт. У другому випадку L= L1 . Це означає, що кожна ділянка закріплюється тільки один раз і весь об'єм породи є закріпленим. При цьому . У третьому випадку, як і в другому, L< L1 , смужка закріплюється один раз і . Однак при цьому ближче до периметра колони виникають зони з низькою якістю закріплення. Природно, най-більше оптимальним варіантом є другий випадок.

Результати досліджень послужили базою для розробки програми розрахунку на ПЕОМ у EXCEL 5.0 основних технологічних параметрів (витрата розчину, швидкість струменя на виході із сопла, швидкість про-никання, час одного повороту робочої колони, час підняття монітора, мак-симальна глибина проникання).

У четвертому розділі виконані дослідження властивостей закріпля-ючих розчинів. Це обумовлено тим, що на відміну від інших (ин'єкційних) технологій у результаті руйнування і перемішування оброблюваної породи високонапірними струменями закріпляючих розчинів утворюються нові штучні породні структури. Найбільше перспективними для струминної технології є розчини на цементному базисі.

Основними вимогами до використовуваних розчинів є: спроможність не разшаровуватися при нагнітанні; спроможність твердіти під водою (водостійкість); терміни схоплювання, що забезпечують необхідні умови технологічного процесу готування і нагнітання розчинів; задовільна пере-мішуваність з оброблюваною породою; необхідна водовіддача після завер-шення технологічного процесу закріплення й утворення нових породних структур із заданими фізико-механічними і фільтраційними властивос-тями; достатня міцність на одноосьовий тиск і спроможність протистояти напорові підземних вод. Тому в розділі були досліджені основні власти-вості закріпляючих розчинів (седиментаційна стійкість, густина, в'язкість, терміни схоплювання, вихід цементного каменя, зміна міцності цемент-ного каменя в часі) залежно від водоцементного відношення. Комплексний аналіз усіх досліджуваних властивостей цементних суспензій при різних водоцементних відношеннях дозволив зробити висновок, що раціональним з погляду в'язкісних властивостей розчину в момент нагнітання і кінцевих міцносних властивостей оброблюваних порід є співвідношення В/Ц = 1,0.

Досліджувався вплив добавок бентонітової глини (від 2 до 10 %) на підвищення седиментаційної стійкості цементних суспензій із В/Ц = 0,5; 0,8; 1,0. Установлено, що для струминної технології доцільно викорис-товувати цементні суспензії із В/Ц 1,0 при додаванні в них не більш 2 % бентонітової глини.

Для визначення міцнісних властивостей закріплених цементними суспензіями зв'язних і незв'язних порід були виконані дослідження на установці УКБ 12/25С. Аналіз закріплених зразків показав, що міцність незв'язних порід (пісків), розмір порового простору яких займає 25% об'єму, складає до 25% від міцності цементного каменя. Наприклад, при використанні цементної суспензії М-400 з В/Ц=1,0 і вмістом бентоніта 2% міцність породоцементного елемента складає близько 4,5 МПа. З огляду на те, що більшість ін'єкційних способів закріплення дозволяють досягти міцності до 1,0 - 1,5 МПа, для незв'язних порід показник 25%-го вмісту суспензії в готовому елементі є раціональним при вирішенні різних гірничотехнічних завдань.

При закріпленні зв'язних порід необхідна значно більша кількість закріпляючого розчину. Наприклад, щоб досягти 25%-ної міцності в зв'яз-них порід, необхідно витратити в два рази більше суспензії, ніж для того ж показника в незв'язних порід. При цьому набір міцності в зв'язної породи буде відбуватися набагато повільніше, ніж у незв'язної.

П'ятий розділ присвячений розробці способів і технології для струминного закріплення порід.

Запропоновані способи дозволяють підвищити якість закріплення за рахунок:

- закріплення лесових порід окремими зонами. При цьому не руйнується весь кістяк оброблюваної породи, а формуються окремі порожнини, із яких під дією тиску і капілярного руху робиться насичення масиву закріпляючим розчином (патент № 10333А);

- закріплення породи із різними фізико-механічними властивостями при тиску нагнітання розчину, що забезпечує постійний радіус закріплення (патент № 10392 А);

- закріплення дисперсних порід двокомпонентними струменями - рідке скло + стиснуте повітря із хлористим кальцієм (патент № 15071 А) і рідке скло + вуглекислий газ (патент № 20382 А).

Все це дозволило сформулювати основні вимоги до установки для струминного закріплення порід: буріння свердловин Ж 105-125 мм на глибину до 30 м; опускання і підняття монітора у свердловині із одночасною подачею закріпляючих розчинів і речовин; згвинчування і розгвинчування одно- і двополих труб; регулювання швидкості обертання монітора навколо своєї осі від 0 до 150 об/хв; регулювання швидкості підняття монітора в межах 0 - 2,5 м/хв; подача закріпляючих розчинів до монітора під тиском 20-30 МПа. На підставі вищевикладеного під керівництвом і за особистою участю автора разом із ВНДПІОКЕАНМАШ (м. Дніпропетровськ) була розроблена технічна документація (робочі креслення оснастки для установки струминного закріплення порід). Як базові машини були використані: установка розвідувального буріння УРБ - 2А - 2 на шасі ЗІЛ-131; цементувальний агрегат ЦА - 320 М на шасі КРАЗ - 256 і прицепна компресорна станція ПР - 10/ВМ - 2. Як оснастка були розроблені і виготовлені двопорожнинні рядові і моніторна секції, вертлюг і обертач, що дозволяють транспортувати закріпляючий розчин і стиснуте повітря до монітора при обертанні робочого інструмента.

Все це дало можливість створити технологічні схеми і розробити принципову технологію струминного закріплення порід, що дозволяють:

- створювати захисні оболонки при проведенні виробіток мілкого закладення (до 30 м);

- формувати стіни в грунті, що забезпечують тривалість бортів котлованів;

- підвищувати стійкість основ будівель і споруд;

- споруджувати гідроізоляційні завіси навколо виробок різного призначення і відстійників шкідливих речовин.

Детально розглянуті питання контролю якості процесу буріння свердловин, струминного закріплення, а також стану порід після завершення робіт.

Шостий розділ присвячений апробації і впровадженню наукових розробок і практичних рекомендацій по струминному закріпленню дисперсних порід.

Експериментальні дослідження виконувалися на модернізованій буровій установці УКБ 12/25 С. Дослідження проводилися з грубозернистим піском ( =32 Дж/м2) і лесом ( =447 Дж/м2). Як закріпляючий розчин використовували цементну суспензію із =1500 кг/м3. Тиск нагні-тання розчину 0,4 МПа, діаметр сопел - 4,5 мм. Середній діаметр зак-ріплених зразків склав для піску 0,16 м і для лесу 0,15 м. Похибка визначення діаметра закріплених зразків розрахунковим (за допомогою програми на ПЕОМ) і експериментальним способами склала для пісків 4-6 %, для лесів близько 7%.

Промислові випробування дослідного зразка установки струминного закріплення порід проводилися на станції відкритого закладення “Набережна ім. Леніна” Дніпропетровського метрополітену. Закріплювалися піски із =73 Дж/м2 цементною суспензією із =1500 кг/м3 під тиском 2,5 МПа. Випробування проводилися при різних режимах швидкостей обертання і підняття монітора. При обертанні і піднятті монітора середній діаметр закріплення склав 0,35 м, при піднятті без обертання глибина проникання струменя розчину була 0,7 м. Похибка визначення діаметра закріпленої колони - близько 6-10 %. Міцність готових елементів склала 12 МПа, а коефіцієнт фільтрації 0,0005 м/доб.

Була виконана апробація теоретичних розрахунків технологічних параметрів струминного закріплення пісків Берлінського метро для фірми “Бауер” (Німеччина). Порівняльний аналіз цих розрахунків глибини проникання із експериментальними даними, отриманими фірмою “Бауер” у процесі виконання робіт у Берлінському метро, підтвердив вірогідність виконаних у даній роботі теоретичних і прикладних досліджень. Збіжність результатів склала 12 %.

Наукові розробки впроваджені в проектах: Дніпрометропроект при спорудженні підземного переходу через вул. ім. Панікахи на ж/м Тополя-3 м. Дніпропетровська. Очікуваний економічний ефект складає 122780 грн.; Метротунельбудеко при створенні захисної оболонки навколо вертикального ствола № 29 Харківського метро. Очікуваний економічний ефект -198870 грн. Проектні пропозиції передані інституту Дніпродіпрошахт для впровадження.

ВИСНОВОК

Дисертація є закінченою науково-дослідною роботою, у якій вирі-шена проблема освоєння підземного простору великих міст України в складних гідрогеологічних умовах, що має важливе народногосподарське значення, а саме - дане нове обґрунтування теоретичних і прикладних основ струминного закріплення слабких дисперсних порід, виявлені закономірності процесу проникання високонапірних струменів закріпляючих розчинів у слабкі дисперсні породи, запропонована нова класифікація дисперсних порід залежно від ступеня проникання в них високонапірних струменів з урахуванням фізико-механічних властивостей порід і фізико-хімічних властивостей розчинів, що уможливило створення нових технологій струминного закріплення. Нові способи закріплення забезпечують: проведення гірничих виробок і будівництво підземних споруд в особливо складних умовах, захист виробок від проривів у них водонасичених порід, створення стіни в ґрунті при спорудженні підземних об'єктів в умовах забудованості міста, формування гідрогеологічних оболонок навколо різних сховищ, що фільтрують шкідливі речовини у ґрунтові води, підвищення стійкості основ будівель і споруд.

Основні висновки. Наукові та практичні результати полягають у такому:

1. Уперше створена теорія розрахунку робочих параметрів струминної технології закріплення слабких дисперсних порід залежно від фізико-механічних властивостей закріпляючого розчину і закріплюваної дисперсної породи. Властивості породи, що закріплюється за допомогою струминної технології, що раніше описувалися в рамках теорії динаміки грунтів, уперше були описані за допомогою теорії турбулентних струменів. Це дозволило при визначенні глибини проникання струменя в породу врахувати турбулентний характер поширення струменя й установити характер зміни швидкості струменя вздовж осі його поширення.

2. Уперше встановлені граничні умови проникання високонапірних струменів закріпляючого розчину в слабку дисперсну породу, що дозволяє визначати кінцеву глибину поширення струменя розчину в цій породі.

3. Уперше використане поняття "ударна в'язкість" для характеристики слабких дисперсних порід. Для проведення досліджень по визначенню ударної в'язкості цих порід була розроблена методика і створена лабораторна установка, на якій уперше були отримані залежності ударної в'яз-кості від ступеня вологості для зв'язних і незв'язних дисперсних порід. Установлено, що при збільшенні вологості до 25% ударна в'язкість у зв'язних порід зменшується на 50-80 Дж/м2 за рахунок ослаблення поверхневих зв'язків між частками породи, а в незв'язних - зростає на 40-60 Дж/м2 за рахунок збільшення поверхневих сил у міжпоровому просторі дисперсної породи.

4. Уперше була отримана залежність експериментальної функції, що входить у теорію турбулентних струменів, від співвідношення густини двох середовищ, які перемішуються, що дозволило врахувати в теоретичних розрахунках відмінність густини струменя закріпляючого розчину від щільності закріплюваної породи.

5. На підставі теоретичних та експериментальних досліджень різних форм і геометричних розмірів насадок, які можна застосовувати при струминній технології закріплення дисперсних порід, були визначені раціональні геометричні розміри і форми насадок, що запобігають виникненню явища кавітації при високих тисках і забезпечують оптимальну якість струменя.

6. Уперше отримана критеріальна залежність, яка включає видозмінений критерій Рейнольдса, критерій Фур'є і критерій, що описує співвідношення густини закріпляючого розчину й оброблюваної породи, що дозволило перераховувати тиск нагнітання і витрату закріпляючого розчину, час дії та глибину проникання струменя, одержані в процесі моделювання, для натурних умов.

7. Уперше розроблена класифікація слабких дисперсних порід залежно від глибини проникання в них високонапірного струменя закріпляючого розчину, яка враховує ударну в'язкість цих порід і дозволяє робити попередній вибір способів і технологічних параметрів струминного закріплення.

8. На підставі лабораторних досліджень визначене оптимальне водоцементне співвідношення суспензій на цементному базисі, що застосовуються для струминної технології закріплення дисперсних порід, яке забезпечує необхідну міцність закріпленої породи.

9. Уперше встановлені закономірності впливу якості і кількості закріпляючих розчинів на міцність породоцементних елементів, що дозволяють визначити раціональні параметри процесу закріплення при рішенні різних гірничотехнічних завдань.

10. Установлені нові закономірності проникання високонапірних струменів у слабкі дисперсні породи залежно від співвідношень густини закріпляючого розчину й щільності оброблюваної породи, ударної в'язкості цієї породи, швидкостей підняття й обертання робочого інструмента, витрати і тиску струменя закріпляючого розчину, геометричної форми сопла, що формує струмінь, на підставі яких були розроблені способи струминного закріплення порід, підтверджені патентами України.

11. Розроблені основи керування властивостями і станом слабких дисперсних порід за допомогою високонапірних струменів закріпляючих розчинів, що дозволило створити ефективні способи (патенти № 1ОЗЗЗ А; 10392 А; 15071 А;20380 A), технологію і засоби струминного закріплення, що забезпечують необхідну безпеку при вирішенні різних гірничотехніч-них завдань у процесі освоєння підземного простору міст України.

12. Розроблені комп'ютерні програми по визначенню технологічних параметрів і схеми струминного закріплення порід при проведенні вертикальних стволів і горизонтальних виробіток неглибокого закладення, створенні гідроізоляційної завіси навколо підземних камер, закріпленні основ під будівлями і спорудами. Технологічні схеми погоджені інститутом Дніпродіпрошахт і затверджені ДонВуГІ (1997р.).

13. Розроблений, змонтований і випробуваний у полігонних умовах дослідний зразок установки по струминному закріпленню дисперсних порід на базі бурової УРБ-2А-2 і шасі ЗІЛ-131, що дозволяє виконувати роботи по закріпленню з поверхні на глибину до 30 м.

14. Результати досліджень у вигляді рекомендацій впроваджені в проекти Дніпродіпрошахт, Дніпрометропроект і Укртунельбудеко. Результати досліджень також пройшли технологічну апробацію у фірмі "Бауер" (Німеччина) при будівництві Берлінського метрополітену (1996 р.).

15. Проведені випробування експериментальної установки при закріпленні пісків на трасі станції відкритого закладення “Набережна ім. Леніна” Дніпропетровського метрополітену, що підтверджують обґрунтованість і вірогідність наукових результатів, висновків і рекомендацій.

Основні положення і результати дисертації опубліковані в таких роботах

Бондаренко В.И., Власов С.Ф., Ткачук С.В. Выбор определяющих параметров струйного закрепления грунтов // Гидротехническое строи-тельство. - 1993. - № 11. - С. 8 - 10.

Бондаренко В.И., Власов С.Ф., Ткачук С.В. Насадки для струйного закрепления пород // Гидротехническое строительство. - 1993. № 11. - С. 6 - 7.

...

Подобные документы

  • Розкривні роботи, видалення гірських порід. Розтин родовища корисної копалини. Особливості рудних родовищ. Визначальні елементи траншеї. Руйнування гірських порід, буро-вибухові роботи. Основні методи вибухових робіт. Способи буріння: обертальне; ударне.

    реферат [17,1 K], добавлен 15.04.2011

  • Магматичні гірські породи, їх походження та класифікація, структура і текстура, форми залягання, види окремостей, будівельні властивості. Особливості осадових порід. Класифікація уламкових порід. Класифікація і характеристика метаморфічних порід.

    курсовая работа [199,9 K], добавлен 21.06.2014

  • Якісна характеристика корисної копалини ділянки "Заверіччя". Промислова оцінка запасів кристалічних порід. Технологія виконання розкривних робіт. Продуктивність кар’єру. Технологія ведення гірничо-видобувних робіт. Необхідна кількість екскаваторів.

    отчет по практике [31,6 K], добавлен 10.11.2013

  • Характеристика Скелеватського родовища залізистих кварцитів Південного гірничо-збагачувального комбінату, їх геологічна будова. Початковий стан гірничих робіт. Підготовка гірських порід до виїмки. Організація буропідривних робіт. Техніка безпеки.

    курсовая работа [40,6 K], добавлен 16.03.2014

  • Магматизм і магматичні гірські породи. Інтрузивні та ефузивні магматичні породи. Використання у господарстві. Класифікація магматичних порід. Ефузивний магматизм або вулканізм. Різниця між ефузивними і інтрузивними породами. Основне застосування габро.

    реферат [20,0 K], добавлен 23.11.2014

  • Мінерало-петрографічні особливості руд і порід п’ятого сланцевого горизонту Інгулецького родовища як потенціальної залізорудної сировини; геологічні умови. Розвідка залізистих кварцитів родовища у межах профілей. Кошторис для інженерно-геологічних робіт.

    дипломная работа [131,9 K], добавлен 14.05.2012

  • Вибір засобу виймання порід й прохідницького обладнання. Навантаження гірничої маси. Розрахунок металевого аркового податливого кріплення за зміщенням порід. Визначення змінної швидкості проведення виробки прохідницьким комбайном збирального типу.

    курсовая работа [347,5 K], добавлен 19.01.2014

  • Характеристика сировини та готової продукції гірничодобувного комплексу. Вплив геологорозвідувальних робіт гірничих розробок на повітряний та водний басейн, рослинний та тваринний світ. Охорона використання земель при видобутку корисних копалин.

    дипломная работа [1,2 M], добавлен 04.11.2010

  • Класифікація та призначення гірничих машин. Загальні фізико-механічні властивості гірничих порід. Класифікація та принцип дії бурових верстатів. Загальні відомості про очисні комбайни. Гірничі машини та комплекси для відкритих видобуток корисних копалин.

    курс лекций [2,6 M], добавлен 16.09.2014

  • Геологічна та гірничотехнічна характеристика родовища. Підготовка гірських порід до виймання. Розкриття родовища відкритим способом. Система розробки та структура комплексної механізації робіт. Робота кар'єрного транспорту. Особливості відвалоутворення.

    курсовая работа [136,1 K], добавлен 23.06.2011

  • Геологічний опис району, будова шахтного поля та визначення групи складності. Випробування корисної копалини і порід, лабораторні дослідження. Геологічні питання буріння, визначення витрат часу на проведення робіт. Етапи проведення камеральних робіт.

    дипломная работа [1,7 M], добавлен 24.11.2012

  • Раціональне використання запасів корисних копалин, правильне та безпечне ведення гірничих робіт. Розробка заходів по охороні споруд та гірничих виробок від шкідливого впливу гірничих розробок. Нагляд маркшейдерської служби за використанням родовищ.

    дипломная работа [507,4 K], добавлен 16.01.2014

  • Загальна характеристика геофізичних методів розвідки, дослідження будови земної кори з метою пошуків і розвідки корисних копалин. Технологія буріння ручними способами, призначення та основні елементи інструменту: долото для відбору гірських порід (керна).

    контрольная работа [25,8 K], добавлен 08.04.2011

  • Технологія та механізація ведення гірничих робіт, режим роботи кар’єру і гірничих машин, характеристика споживачів електроенергії. Розрахунок потужності що живиться кар'єром і вибір трансформатора ГСП. Техніка безпеки при експлуатації електропристроїв.

    курсовая работа [395,1 K], добавлен 05.12.2012

  • Особливості розробки кар’єру з річною продуктивністю 1206 тис. м3 в умовах Малинського каменедробильного заводу. Проектування розкривного уступу по м’яких породах та уступів по корисній копалині. Вибір обладнання та технології видобутку гірських порід.

    курсовая работа [885,0 K], добавлен 25.01.2014

  • Визначення запасів нафти в родовищі, пористість та проникність порід. Розрахунок відносної густини газу та нафти за нормальних і стандартних умов. Визначення умов та мінімального вибійного тиску фонтанування, тиску біля башмака фонтанного ліфта.

    контрольная работа [107,6 K], добавлен 27.06.2014

  • Геологічна будова та історія вивченості району робіт. Якісні і технологічні характеристики та петрографічний опис гірських порід, гірничотехнічні умови експлуатації. Попутні корисні копалини і цінні компоненти і результати фізико-механічних досліджень.

    дипломная работа [2,2 M], добавлен 07.09.2010

  • Геологічна будова, гідрогеологічні умови, вугленосність Боково-Хрустальського району з видобутку антрацитів. Характеристика ділянки шахтного поля: віку і складу порід, їх залягання, якості вугільного пласта. Результати геолого-розвідницьких робіт.

    курсовая работа [114,1 K], добавлен 09.06.2010

  • Практичне використання понять "магнітний уклон" і "магнітне відхилення". Хімічні елементи в складі земної кори. Виникнення метаморфічних гірських порід. Формування рельєфу Землі, зв'язок і протиріччя між ендогенними та екзогенними геологічними процесами.

    контрольная работа [2,7 M], добавлен 15.06.2011

  • Побудова повздовжнього геологічного перерізу гірничого масиву. Фізико-механічні властивості порід та їх структура. Розрахунок стійкості породних оголень. Характеристика кріплення, засоби боротьби з гірничим тиском. Розрахунок міцності гірничого масиву.

    курсовая работа [268,9 K], добавлен 23.10.2014

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.