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

Бондаренко В.И., Власов С.Ф., Ткачук С.В. Обоснование моделирования процессов струйной технологии закрепления пород // Гидротехническое строительство. - 1993. - № 9. - С. 35 - 37.

Бондаренко В.И., Власов С.Ф., Ткачук С.В., Почепов В.Н. Результаты моделирования струйной технологии закрепления пород // Гидротехническое строительство. - 1994. - № 1. - С. 35 - 37.

Власов С.Ф. Струйное закрепление пород в подземном пространст-ве //Коммунальное хозяйство городов: Науч. - техн. сб. - К.: Техника, 1999. - Вып. 18. - С. 25 - 28.

Власов С.Ф. Установка для струйного закрепления пород // Вибра-ции в технике и технологиях. - 1998. - № 3. - с. 29 - 31.

Власов С.Ф. Влияние скорости вращения и поднятия монитора на основные технологические параметры струйных технологий закрепления слабых пород //Гірнича електромеханіка та автоматіка: Наук.-техн. зб. - Дніпропетровськ: НГА України, 1999. - № 2. - С. 263 - 268.

8. Власов С.Ф., Ткачук С.В., Владыко А.Б. Экспериментальные исследования и теоретический расчет процесса насыщения дисперсных пород закрепляющим раствором при струйной технологии // Сборник научных трудов Национальной горной академии Украины. - Днепро-петровск: НГА Украины, 1998. - № 1. - С. 137 - 142.

9. Власов С.Ф., Владыко А.Б., Устивицкий О.А. Технология струйного закрепления дисперсных пород при сооружении шахтных стволов // Сборник научных трудов Национальной горной академии Украины. - Днепропетровск: НГА Украины, 1998. - № 3. - Т. 3. - С. 108 - 112.

Власов С.Ф. Теория и технология струйного закрепления слабых пород // Металлургическая и горнорудная промышленность. - 1997. - № 1. - с. 4 - 5.

Власов С.Ф. Основные этапы развития физико-химических спо-собов закрепления пород // Металлургическая и горнорудная промыш-ленность. - 1997. - № 2. - С. 17 - 19.

Власов С.Ф. Факторы, влияющие на освоение подземного прос-транства городов // Сборник научных трудов Национальной горной академии Украины. - Днепропетровск: НГА Украины, 1999. - № 6.-Т.3.- с. 115 -118.

Пат. 1811726 АЗ, МКИ Е 02 Д 3/12. Способ закрепления слабых водонасыщенных пород / В.И. Бондаренко, В.В. Захаров, С.Ф Власов, А.Е. Трубаков. Заявл. 4.09.90; Опубл. 10.11.92.

Пат. 10333 А Україна, МКИ Е 02 Д 3/12. Спосіб струминного закріплення слабких гірських порід / В.І. Бондаренко, С.Ф. Власов, В.М. Почепов, С.В. Ткачук. Заявл. 22.11.93; Опубл. 25.12.96; Бюл. № 4.

Пат. 15071 А Україна, МКИ Е 02 Д 3/12. Спосіб струминного закріплення слабких гірських порід / В.І Бондаренко., С.Ф Власов., С.В. Ткачук, В.М. Почепов. Заявл. 26.09.94; Опубл. 30.06.97; Бюл. № 3.

Пат. 10392 А Україна, МКИ Е 02 Д 3112. Спосіб закріплення слабких гірських порід / В.І. Бондаренко, С.Ф. Власов, В.М. Почепов, С.В. Ткачук. Заявл. 10.01.94; Опубл. 25.12.96.; Бюл. № 4.

Пат. 20382 А Україна, МКИ Е 02 Д 3/12. Спосіб струминного закріплення слабких гірських порід / В.І. Бондаренко, С.Ф. Власов, С.В. Ткачук, В.М. Почепов. Заявл. 12.04.96; Опубл. 15.07.97.

Бондаренко В.И., Власов С.Ф., Захаров В.В. Электрохимическое закрепление пород в горном деле. - Днепропетровск: Изд-во ДГУ, 1993. - 212 с.

19. Власов С.Ф., Тимченко С.Е., Владыко А.Б. Влияние электро-магнитных полей на прочностные свойства закрепляемых пород вокруг горных выработок // Сборник научных трудов Национальной горной академии Украины. - Днепропетровск: НГА Украины, 1998. - № 3. - Т. 3. - С. 112 - 114.

Власов С.Ф., Почепов В.Н. Определение условий устойчивости рабочей колонны в процессе работы струйного монитора // Вибрации в технике и технологиях. - 1998. - № 3. - с. 31 - 32.

Бондаренко В.И., Власов С.Ф., Владыко А.Б. Коррозионная устойчивость гидроизоляционных защитных сооружений при освоении подземного пространства // Проблемы и перспективы освоения подземного пространства крупных городов. - Днепропетровск: НГА Украины, 1997. - С. 22 - 25.

Власов С.Ф., Барабан О.А., Боднар В.И. Закрепление водона-сыщенных пород твердыми углеводородами на шахте “Верболозовская” // Уголь Украины. - 1994. - № 2. - С. 21 - 23.

Бондаренко В.И., Власов С.Ф., Молотюженко Б.С. Физико-химическое закрепление плывунных пород на шахтах объединения "Алек-сандрияуголь" // Уголь Украины.- 1988.-№8. - С.21-23.

Бондаренко В.И., Власов С.Ф., Ланин А.Л. Электрохимическое закрепление углистых глин // Шахтное строительство.-1989. -№8. - С. 17-18.

25. Власов С.Ф., Тимченко С.Е. Применение уравнений магнитной гидродинамики при исследовании влияния основных магнитных полей на закрепляющие растворы // Науковий вісник.-Днепропетровск: НГА Украины, 1998. - №2. - С. 14 - 17.

26. Власов С.Ф., Тимченко С.Е., Чикалов А.В. Методы индикации магнитной обработки закрепляющих растворов при повышении устойчивости оснований стационарных установок // Гірнича електромеханіка та автоматіка: Наук.-техн. зб. - Дніпропетровськ: НГА України, 1999. - № 2. - С. 278 - 282.

27. Власов С.Ф. Методика и результаты исследования влияния маг-нитной обработки инъецируемых растворов на качество закрепления пород. - Днепропетровск, 1993. - 16 с. - Деп. в ГНТБ Украины 08.12.93, № 2480.- Ук - 93.

28. Власов С.Ф., Ткачук С.Ф. Охрана подземных вод от промышлен-ных источников загрязнения путем создания противофильтрационных завес // Тез. докл. Всеукр. науч.-практ. конф. “Теория и практика решения экологических проблем в горнодобывающей и металлургической промыш-ленности”. - Днепропетровск: ИГТМ, 1993. - с. 43.

29. Власов С.Ф., Захаров В.В. Опыт закрепления слабых обводненных пород при проведении и поддержании горных выработок на шахтах ПО “Александрияуголь” // Тез. докл. Междунар. симпоз. “Освоение месторождений минеральных ресурсов и подземное строительство в сложных гидрогеологических условиях”. - Белгород: ВИОГЕМ, 1991. - с. 31.

30. Бондаренко В.И., Власов С.Ф., Почепов В.Н. Перспективы использования струйной технологии закрепления слабых обводненных пород при освоении подземного пространства крупных городов // Тез. докл. Междунар. конф. “Проблемы и перспективы освоения подземного пространства крупных городов”. - Днепропетровск: НГА Украины, 1996. - С. 114 - 115.

31. Бондаренко В.И., Власов С.Ф. Интенсификация физико-химических процессов магнитной обработки при закреплении слабых обводненных пород // Тез. докл. на Межгосударств. конф. “Тепло-массообмен и гидродинамика в турбулентных течениях”. - Алушта: ИТТ, 1992. - С. 43.

32. Бондаренко В.И., Власов С.Ф. Опыт применения магнитной активации закрепляющих растворов при устранении последствий проры-вов пород в выработку на шахте “Верболозовская” ПО “Александрия-уголь” // Сб. тр. 7-й Междунар. Плесской конф. по магнитным жидкостям. - Россия. Плесс: ИГЭУ, 1996. - С. 75 - 76.

Особистий внесок автора в роботи, опубліковані у співавторстві, полягає в такому: [1-5, 21] - постановка завдання, виконання теоретичних і експериментальних досліджень, аналіз результатів; [6] - розробка техніч-ного завдання, робочої документації й монтаж установки; [7-9, 19] - ідея, постановка цілей дослідження, теоретичні й експериментальні дослід-ження, аналіз результатів; [11,12] - узагальнення й аналіз результатів досліджень; [13-17] - формування ідеї, постановка завдання, обгрунтування відмітних ознак і новизни; [18] - теоретичні дослідження, розробка методики й проведення окремих лабораторних досліджень, розробка технології й проведення промислових випробувань; [20] - постановка завдання; [23-28, 30, 31] - виконання теоретичних розробок, проведення досліджень, аналіз результатів; [22, 29, 32] - промислові впровадження наукових розробок, аналіз результатів.

дисперсний порода омонолічування підземний

АНОТАЦІЯ

Власов С.Ф. Теоретичні та прикладні основи струминного закріплення слабких дисперсних порід при веденні гірничих робіт. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.15.09 - "Механіка ґрунтів і гірських порід". Національна гірнича академія України, Дніпропетровськ, 1999 р.

Дисертація присвячена питанням підвищення ефективності освоєння підземного простору великих міст України на базі використання струминної технології закріплення дисперсних порід. У роботі обґрунтовуються теоретичні та прикладні основи нового способу омонолічування слабких дисперсних порід за допомогою високонапірних струменів закріпляючих розчинів. Установлено, що його ефективність визначається співвідношенням густоти закріпляючого розчину й щільності оброблюваної породи, ударною в'язкістю цієї породи, швидкостями підняття й обертання робочого інструмента, витратою і тиском струменя закріпляючого розчину, геометричною формою сопла, що формує струмінь.

Розроблені способи, технологія й засоби струминного закріплення дисперсних порід. Основні результати роботи знайшли застосування при проектуванні гірничих виробіток, що ведуться у складних гірничогеологічних умовах.

Ключові слова: струминне закріплення, дисперсна порода, закріпляючі розчини, установка струминного закріплення.

Аннотация

Власов С.Ф. Теоретические и прикладные основы струйного закрепления слабых дисперсных пород при ведении горных работ. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.15.09 - "механика грунтов и горных пород". Национальная горная академия Украины, Днепропетровск, 1999 г.

Диссертация посвящена вопросам повышения эффективности освоения подземного пространства крупных городов Украины на базе использования струйной технологии закрепления дисперсных пород.

На основании использования комплексного подхода, включающего теоретический анализ, научное обобщение, лабораторные, экспериментальные и промышленные исследования с применением ПЭВМ, теоретически обоснованы рабочие параметры струйной технологии закрепления слабых дисперсных пород исходя из соотношения плотностей закрепляющего раствора и обрабатываемой породы, ударной вязкости этой породы, скоростей поднятия и вращения рабочего инструмента, расхода и давления закрепляющего раствора, геометрической формы сопла, формирующего струю. С помощью теории турбулентных струй описаны свойства закрепляемой породы, которые ранее рассматривались в рамках теории динамики грунтов. Это позволило установить зависимость изменения скорости струи вдоль оси ее распространения и граничные условия проникания струи в дисперсную породу. Получен закон изменения экспериментальной функции, входящей в теорию турбулентных струй, позволивший учесть в теоретических расчетах разницу между плотностью струи закрепляющего раствора и плотностью закрепляемой породы. Для характеристики несвязных пород введено понятие "ударная вязкость". Установлены закономерности ее изменения для связных и несвязных пород в зависимости от степени их влажности.

Разработана классификация слабых дисперсных пород в зависимости от глубины проникания в них высоконапорной струи закрепляющего раствора, учитывающая ударную вязкость этих пород и позволяющая производить предварительный выбор способов и технологических параметров струйного закрепления. Сформулирована новая критериальная зависимость, включающая видоизмененные критерии Рейнольдса и Фурье, а также критерий, описывающий соотношение плотностей закрепляющего раствора и обрабатываемой породы, что позволяет рассчитать давление нагнетания и расход закрепляющего раствора, время действия и глубину проникания струи для натурных условий, исходя из данных, полученных в процессе моделирования.

Обоснованы рациональные параметры растворов на цементном базисе, позволяющие их применять в струйной технологии и обеспечивающие при этом необходимую прочность закрепления породы. Установленные закономерности влияния качества и количества закрепляющего раствора на прочность породоцементных элементов позволяют определять рациональные параметры (скорость вращения и поднятия рабочего инструмента, давление и расход закрепляющего раствора) при ведении горных работ. Созданы компьютерные программы по определению технологических параметров струйного закрепления пород при проведении вертикальных стволов и горизонтальных выработок неглубокого заложения; создании гидроизоляционной завесы вокруг подземных камер; закреплении оснований под зданиями и сооружениями.

Разработаны эффективные способы (патенты № 1ОЗЗЗ А; 10392 А; 15071 А;20380 A), технология и средства струйного закрепления, обеспечивающие необходимую безопасность при решении различных горнотехнических задач в процессе освоения подземного пространства городов Украины. Все это позволило разработать, сконструировать и опробовать в полигонных условиях опытный образец установки по струйному закреплению дисперсных пород на базе буровой УРБ-2А-2 и шасси ЗИЛ-131, позволяющий выполнять работы по закреплению с поверхности на глубину до 30 м.

Результаты исследований в виде проектных предложений и рекомендаций внедрены в проекты Днепрогипрошахт, Днепрометропроект и Метротоннельстройэко при проектировании горных работ, выполняемых в сложных горногеологических условиях.

Ключевые слова: струйное закрепление, дисперсная порода, закрепляющие растворы, установка струйного закрепления.

ANNOTATION

Sergey F.Vlasov. Theoretical and applied fundamentals of jet stabilization of weak dispersible rocks in mining. - Manuscript.

Thesis on competition of a scientific degree of the doctor of engineering sciences at the speciality 05.15.09-''Grounds and rocks mechanics''. National Mining University of Ukraine,1999.

The thesis is devoted to the problems of assimilation efficiency increase of underground space of big cities of Ukraine on the basis of jet stabilization technology use. Theoretical and applied fundamentals of new weak dispersible rocks stabilization method which uses high pressure jets of stabilizing solutions, substantiated in the thesis. It is shown that its efficiency is determined by the ratio of the densities of the stabilizing solution and treated rock, speed of raising and rotation of the working tool, consumption and pressure of stabilizing solution jet, geometric shape of the jet forming nozzle.

Methods, technology and means of jet stabilization of dispersible rocks are developed. The main results where used in the design of workings, which have to be driven in difficult mining and geological conditions.

Key words: jet stabilization, dispersible rocks, stabilizing solution, jet stabilization equipment.

Размещено на Allbest.ru