Обоснование и разработка технологии комбинированного тампонажа обрушенных горных пород при строительстве капитальных выработок
Угольная промышленность является одной из важнейших горнодобывающих отраслей. Больше половины общего объема добываемого угля и практически весь объем высококачественного угля приходится на подземную добычу/Возрастают объемы проведения и поддержания капитальных горных выработок, пройденных в сложных гидрогеологических и горно-геолргических условиях. Согласно оценке структуры отечественных запасов… Читать ещё >
Содержание
- СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА
1.1. Анализ проведения и поддержания капитальных выработок в сложных горно-геологических условиях. 1.2. Анализ технологических схем тампонажа горных пород. 1.3. Обзор исследований процесса заполнения пустот массива горных пород тампонажным раствором и его эффективности
Выводы. Цель и задачи исследований.
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА НАГНЕТАНИЯ И ЗАПОЛНЕНИЯ ПУСТОТ В МАССИВЕ ОБРУШЕННЫХ ГОРНЫХ ПОРОД ТАМПОНАЖНЫМ РАСТВОРОМ.
2.1. Элементы геометрии области фильтрации тампонажного раствора.
2.2. Обоснование и выбор математической модели для расчета параметров процесса нагнетания и заполнения пустот.:.
2.3. Результаты гидродинамического расчета процесса нагнетания и заполнения пустот в массиве обрушенных горных пород.
Выводы.г.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ УПРОЧНЕНИЯ ОБРУШЕННЫХ ГОРНЫХ ПОРОД.
3.1. Основные положения методики экспериментальных исследований
3.2. Результаты экспериментальных исследований на образцах * горных пород.
3.3. Результаты экспериментальных исследований на стенде-модели участка горизонтальной выработки.
Выводы.
РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ КОМБИНИРОВАННОГО ТАМПОНАЖА ОБРУШЕННЫХ ГОРНЫХ ПОРОД И ТЕХНИЧЕСКИХ РЕЩЕНИЙ ДЛЯ ЕЕ РЕАЛИЗАЦИИ.
4.1. Принципиальная технологическая схема комбинированного тампонажа.
4.2. Технические решения для реализации принципиальной технологической схемы комбинированного тампонажа.
4.2.1. Возведение изолирующей оболочки с созданием перемычек.
4.2.2. Способ нагнетания тампонажного раствора с отфиль-тровыванием жидкой фазы в запорной арматуре
4.2.3. Опалубка для создания изолирующей оболочки.
4.2.4. Комплекс тампонажного оборудования.
Выводы.
5. РАЗРАБОТКА И ВНЕДРЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ КОМБИНИРОВАННОГО ТАМПОНАЖА НА КОНКРЕТНЫХ УЧАСТКАХ ВЫРАБОТОК УГОЛЬНЫХ ШАХТ.
5.1. Технологическая схема комбинированного тампонажа на участке нового скипового ствола ш. «Коксовая».
5.2. Технологическая схема комбинированного тампонажа на участке главного квершлага ш. «Бунгурская».
5.3. Технологическая схема комбинированного тампонажа на участках выработок ш. «Краснокаменская».
5.4. Технологическая схема комбинированного тампонажа на участках выработок дренажной шахты № 5 Ирша-Боро-динского разреза
5.5. Технологическая схема комбинированного тампонажа на Кушеяковском участке ш. «Нагорная».
5.6. Технико-экономическая эффективность внедрения разработанных технологических схем.
Выводы.
Список литературы
- Адамович А.Н., Колтунов Д. В. Цементация оснований гидросооружений.-Л.: Энергия, 1964.-320 с.
- Айтматов И.Т., Кравцов Б. И., Половов Б. Д. Тампонирование обводнен ных горных пород в шахтном строительстве. -М.: Недра, 1972.-141 с.
- Альберте Х.Ю. Обычная крепь и новый австрийский способ сооружения ржнелей// Глкжауф.- 1985.- № 11.- С. 19−24.
- Амусин Б.З., Фадеев А. Б. Метод конечных элементов (МКЭ) при решении задач горной геомеханики.- М.:Недра, 1975.-140 с.
- Ардашев К.А., Ахматов В. И., Катков Г. А. Методы и приборы для исследо вания проявлений горного давления: Справочникам.:Недра, 1981.- 128 с.
- Ашмарин И.П., Васильев H.H., Амбросов В. А. Быстрые методы статистической обработки и планирования экспериментов.- Л.: ЛГУ, 1975, — 76 с.
- Баклашов И.В. Деформирование и разрушение породных массивов.- М.: Недра, 1988.-270 с.
- Баклашов И.В., Картозия Б. А. Механические процессы в породных массивах.-М.:Недра, 1986.-325 с.
- Баклашов И.В., Картозия Б. А. Механика подземных сооружений и конструкций крепей. М.: Недра, 1992.- 543 с.
- Баклашов И.В., Руппенейт К. В. Прочность незакрепленных горных выработок. М.: Недра, 1965.- 283 с.
- Баклашов И.В., Тимофеев О. В. Конструкция и расчет крепей и обделок.-М.:Недра, 1979.- 263 с.
- Барановский В.И. Безремонтное поддержание горных выработок при разработке тонких и средней мощности угольных пластов /ЦНИЭИуголь. -М., 1973.-32 с.
- Бардус A.M. Повышение устойчивости горных выработок способом упрочнения окружающих пород// Шахтное стр-во.-1972.- № 8.- С.33−35.
- Баренблатт Г. И., Ентов В. М., Рыжик В. М. Движение жидкостей и газов в природных пластах.- М.:Недра, 1984.- 208 с.
- Баренблатт Г. И., Ентов В. М., Рыжик В. М. Теория нестационарной133фильтрации жидкости и газа. -М.:Недра, 1972.- 288 с.
- Барон Л.И., Логунцов Б. М., Позин Е. З. Определение свойств горных пород.- М.:Госгортехиздат, 1962.- 332 с.
- Батугин С.А. Анизотропия массива горных пород. М.: Наука, Сиб.отд., 1988.- 85 с.
- Басинский Ю.М., Щербаков С. Д., Кротов Л. С., Жингель И. П. Причины нарушения крепи капитальных выработок шахт Прокопьевско-Киселев-ского района Кузбасса// Сб.науч.тр. ВНИМИ.-Л., 1974, — Вып. 91.- С.231−236.
- Берон А.И., Ватолин Е. С., Койфман М. И. Свойства горных пород при разных видах и режимах нагружения. М.: Недра, 1984.- 276 с.
- Беляев В.Ф., Певзнер М. Е., Пястолов А. В. Укрепление горных пород.-М.: Недра, 1973.- 96 с.
- Беляев В.Ф., Певзнер М. Е. Методическое руководство по упрочнению пород цементом, синтетическими смолами и электрохимическим способом. М.:ЦНИИТЭИцветмет, 1966.- 78 с.
- Булычев Н.С. Механика подземных сооружений. -М.:Недра, 1994, — 360 с.
- Булычев Н.С., Амусин Б. З., Оловянный А. Г. Расчет крепи капитальных горных выработок.- М.:Недра, 1974.- 320 с.
- Булычев Н.С., Фотиева Н. Н., Стрельцов Е. В. Проектирование и расчет крепи капитальных выработок.- М.:Недра, 1986.- 288 с.
- Бродский В.П. Выбор основных критериев надежности крепи // Шахтное стр-во.- 1978.-№ 3.-С. 18−20.
- Вахрамеев И.И. Теоретические основы тампонажа горных пород,— М.: Недра, 1968.-291 с.
- Вестер А. Упрочнение почвы главных и выемочных штреков//Глюкауф.-1971.- № 9.- С.6−14.
- Воронкевич С.Д. Искусственное закрепление пород в связи с проходкой горных выработок// Вопросы инженерной геологии при проектировании, строительстве и эксплуатации подземных сооружений, шахт и карьеров: Сб.-Л.-1970.-Вып.2.-С.56−70.
- Временное руководство по проектированию ресурсосберегающих конструкций крепи капитальных горных выработок на шахтах Кузнецкого134угольного бассейна. М.:МГУ, 1997.- 88 с.
- Гелескул М.Н., Каретников В. Н. Справочник по креплению капитальных и подготовительных выработок. -М.: Недра, 1982.- 66с.
- Гончарук П.П., Федоряк М. Н. Проходка наклонного ствола с применением химического способа укрепления пород //Шахтное стр-во.-1960 № 3 -С. 19−21,.
- Гончарук П.П., Клименко Ю. Т., Федоряк Г. М. Проходка вертикальных стволов шахт в мощной толще обводненных песков с применением синтетических смол // Шахтное стр-во.- 1972.- № 3.- С.22−24.
- Графов Л.Е. Состояние горно-подготовительных работ в угольной промышленности //Уголь.- 1975.- № 1.- С.3−6.
- Давыдов В.В., Белоусов Ю.И.' Химический способ укрепления горных пород. -М.: Недра, 1977.- 228 с.
- Дуда Е.Г. О проникающей способности цементационных растворов// Труды Кузниишахтостроя. -Кемерово, 1974.- Вып.12.- С.41−45.
- Дуда Е.Г. Исследование процесса движения цементационных растворов при цементации трещиноватых и трещиновато-пористых горных пород: АвтЬреф. дис.канд.техн.наук.-М., 1976.- 27 с.
- Ерофеев Л.М., Мирошникова Л. А. Расчет крепей горных выработок. -М.:Недра, 1984.-325 с.
- Ерофеев Л.М., Мирошникова Л. А. Повышение надежности крепи горных выработок. М.:Недра, 1988.- 248 с.
- Егоров П.В. Исследование в натурных условиях влияния геологических нарушений на механические свойства угля// Проблемы механики горных пород: Материалы 1 Всесоюз. науч. конф.-Алма-Ата, 1966.-С.49−54.
- Егоров ПД, Вылегжанин В. Н., Мурашев В. И. Структура модели горного массива в механизме геомеханических процессов (отв. редактор Г. И.Грицко)/ АН СССР, Сиб. филиал Института угля .-Новосибирск: Наука, Сиб.отд., 1990.-291 с.135
- Егошин В.В., Кухаренко Е. В., Александрович И. Ф. Проведение и поддержание выработок на шахтах концерна «Северокузбассуголь».- Кемерово, 1992.-184 с.
- Жаббаров A.A. Исследования механизма и проявлений куполообразо-вания в капитальных горизонтальных выработках с увеличением глубины рабрт на шахтах Кузбасса: Автореф. дис. на соискание ученой степени канд.техн.наук / КузПИ.- Кемерово, 1973.-26 с.
- Жингель И.П., Кротов Л. С. Установка глубинных реперов в вертикальных скважинах с помощью падающего груза/ ЦНИЭИуголь.-М., 1975.-С.14−17.
- Заславский Ю.З., Дружко Е. Б. Новые виды крепи горных выработок. -М.:Недра, 1989.-256 с.
- Заславский Ю.З., Мостков В. М. Крепление подземных сооружений,-М.:Недра, 1979.-325 с.
- Изаксон В.Ю. Оценка устойчивости пород, обнажаемых при строительстве подземных сооружений//Устойчивость и крепление горных выработок: Межвуз.сб.науч.тр. -Л., 1978. № 5, — С .6−9.
- Ильницкая Е.И., Тедер Р. И., Ватолин Е. С. Свойства горных пород и методы их определения. -М.: Недра, 1969.- 392 с.
- Инструкция по применению прижимного тензометра ДМ-12 для определения деформационных характеристик горных пород/ВНИМИ.-Л., 1971.24 с:
- Инструкция по определению экономической эффективности капитальных вложений в строительстве. СН 423−71.-М., 1971.- 40 с.
- Инструкция по проектированию крепей капитальных горных выработок для условий угольных шахт Кузбасса/ Кузниишахтострой. Кемерово, 1978.-42 с.
- Инструкция по выбору рамной металлической податливой крепи горных выработок. -Л.: ВНИМИ, 1986.- 50 с.
- Инструкция ро проектированию сборной железобетонной гладкостенной тюбинговой крепи (ГТК) конструкции Кузниишахтостроя.-Кемерово, 1988.-20 с.136
- Инъекционное упрочнение горных пород /Ю.З.Заславский, Б. А. Лопухин, Е. Б. Дружко и др. -М.:Недра, 1984.-176 с.
- Исследование применения горнопроходческого оборудования при проведении горных выработок. Основные показатели проведения горных выработок и внедрение новой горнопроходческой техники в строительстве шахт. М.: ЦНИИподземмаш, 1986.-118 с.
- Испытания механических свойств горных пород при исследовании проявлений горного давления/ ВНИМИ.-Л., 1972.- 80 с.
- Камбефор А. Инъекция грунтов. Перевод с фр. P.E. Казаковой и
- B.Б.Хейфеца.- М.: Энергия, 1971.-190 с.
- Каретников В. Ц, Клейменов В. Б., Нуждихин А. Г. Крепление капитальных и подготовительных горных выработок / Справочник. М.: Недра, 1989. -571 с.
- Каспарьян Э.В. Методические вопросы оценки устойчивости горных выработок в массиве скальных трещиноватых пород //Научные исследования и технический прогресс на горных предприятиях. -Л.: Наука, 1972.1. C. 79−83.
- Клайнер Й. Тампонаж пород при горнотехнических работах II Глюкауф.-1979.-№ 13.- С.33−45.
- Козлов C.B., Рогов, А .Я. Состояние и проблемы реконструкции угольных шахт России// Мировая горная промышленность.-1977.-№ 2.-С.35−38.
- Койфман М.И. Главный масштабный эффект в горных породах и углях// Проблемы механизации горных работ/АН СССР.- М, 1963.- С. 39−56.137
- Койфман М.М. О влиянии размеров на прочность образцов горных по-род//Исследования физико-механических свойств горных пород применительно к задачам управления горным давлением/АН СССР.-М., 1962.-С. 6−14.
- Комплексный метод тампонажа при строительстве шахт /Э.Я.Кипко, ЮАЛолозов, О. Ю. Лушникова, ВАЛагунов. М.: Недра, 1984.- 280 с.
- Комаров Г. И. Исследование и совершенствование предварительной цементации водоносных горных пород при проходке шахтных стволов в условиях Кузбасса: Автореф. дис.канд.техн.наук. Кемерово, 1976.-22 с.
- Комплексный метод тампонажа при строительстве шахт/ Э. Я. Кипко, ЮАПолозов, О. О. Лушникова, В. А. Лагунов, Ю. И. Свирский. М.: Недра, 1984.-280 с.
- Кондратов А.Б., Барях А. А. Исследование и прогнозирование основных физико-механических свойств породного массива при его инъекционном упрочнении // ФТПРПИ.-1981.- № 5.-С.6−14.
- Корецкий Б.А. Исследование и выбор оптимальных параметров и схемы предварительной цементации пород при проходке стволов шахт в условиях Кузбасса: Автореф. дис.канд.техн.наук.- Кемерово, 1970.- 23 с.
- Косков И.Г. Новые материалы и конструкции крепи горных выработок. -М.: Недра, 1987.-196 с.
- Ко11юлев К. В, Кошелев O.K., Фисунов А. В. Характеристика вывалообра-зований в горных выработках шахт Донбасса// Шахтное стр-во. -1991.-№ 5.-С.11−14.
- Кузьмин Е.В. Упрочнение горных пород при подземной добыче руд.-М.: Недра, 1991.-253 с.
- Литвинский Г. Г. Монолитная оболочка выработки из разгруженных и упрочненных пород //Шахтное стр-во. -1981.- № 12.-С. 17−20.
- Логачев Н.Т. Исследование и совершенствование способа предварительной цементации водоносных пород при проходке шахтных стволов: Автореф.дис.конд.техн.наук .-М., 1970.-24 с.
- Ломизе Г. М. Фильтрация в трещиноватых породах. -М.:Госэнергоиздат, 1951.-127 с.138
- Лушникова О.Ю. Выбор оптимального режима давления нагнетания при тампонажных работах// Шахтное стр-во.-1985.-№ 8.-С. 14−16.
- Лушникова О.Ю., Лагунов В. А., Шимин Г. Ф. Контроль и управление состоянием массива при защите горных выработок от водопритоков.-М.Недра, 1995.- 236 с.
- Максимов А.П., Евтушенко В. В. Тампонаж горных пород. -М.: Недра, 1978.-180 с. 80.* Маньковский Г. И. Специальные способы сооружения стволов шахт.-М. .Наука, 1965.-315 с.
- Назаров А.Г., Шагинян С. А. Руководство по исследованию механических свойств строительных конструкций на моделях .- Ленинакан: АН АрмССР, 1966. 90 с.
- Насонов И.Д. Моделирование горных процессов. -М.: Недра, 1969.-206 с.
- Нильва Э.Э., Цейтин И. Э. Горно-подготовительные работы на угольныхшахтах. -М.: Недра, 1981.-280 с.
- Орлов В.В. Тампонаж в капитальных горных выработках. Киев, 1980.130 с.
- Першин В.В., Баранов Г. П., Лебедев A.B. Надежность технологических систем строительства горных выработок. -М.: Недра, 1992.-159 с.
- Пиньковский Г. С. Об устойчивости крепи околоствольных выработок шахт Западного Донбасса //Шахтное стр-во.-1972.-№ 8.-С.29−32
- Питлюк Д.А. Испытания строительных конструкций на моделях. -Л.:Стройиздат, 1971.- 60 с.
- Питлюк Д.А. Расчет строительных конструкций на основе моделирования .- Л.: Стройиздат, 1965.-152 с.
- Плотников М.М. О влиянии коэффициента Пуассона на поле напряженийнеоднородно-анизотропного цилиндра // Известия ВУЗов. Машино-строение.-1967.-№ 11.- С.49−55.
- Покровский Н.М. Сооружение и реконструкция горных выработок. ч. Ш .I
- М.: Госгортехиздат, 1963.- 314 с.
- Протодьяконов М.М. Методы оценки трещиноватости и прочности горных пород в массиве/ИГД им. A.A. Скочинского.-М., 1964.-С. 120 с.139
- Рац М.В., Чернышев С. Н. Трещиноватость и свойства трещиноватых горных пород. -М.: Недра, 1970.-160 с.
- Рукин В.В., Руппенейт К. В. Механизм воздействия обделки напорных тоннелей с массивом горных пород. -М.: Наука, 1969.-160 с.
- Руководство по проведению испытаний объемной прочности на сжатие горных пород/ВНИМИ.-Л., 1970.-60 с.
- Руководство по производству предварительной цементации горных по-< род при проходке вертикальных стволов шахт глубиной до 400−500 мвременное)/ Кузниишахтострой. -Кемерово, 1972.-159 с.
- Руководство по проектированию крепей подземных горных выработок ирасчету крепи. -М.: Стройиздат, 1983.-272 с.
- Скуйбин Ф.Т., Денисов В. Н., Курячий А. И. Оценка состояния упрочненного цементацией горного массива вокруг выработки с монолитной железобетонной крепью //Проектирование и реконструкция угольных пред-приятий.-1974.- № 8.- С.23−24.
- Справочник по сооружению шахтных стволов специальными способами/
- В.В.Давыдов, Е. Г. Дуда, А. И. Кавешников и др.: Под общ. ред. Н.Г. Тру-пака. -М.: Недра, 1980.-391 с.
- Строительство горных выработок в сложных горнотехнических условиях:
- Справочник. Под ред. Б. А. Картозия.-М.: Недра, 1992.- 320 с.
- Талобр Ж. Механика горных пород. -М.: Госгортехиздат, 1968.- 430 с.
- Тампонаж обводненных горных пород Справочное пособие/Э.Я.Кипко, ЮАПолозов, О. Ю. Лушникова и др. -М.: Недра, 1989.-318 с.
- Трупак Н.Г. Цементация трещиноватых пород в горном деле. -М.: Ме-таллургиздат, 1956. -С.420 с.
- Турчанинов И.А., Иофис М. А., Каспарьян Э. В. Основы механики горных пород.-Л.: Недра, 1977.- 503 с.
- Тютюнник П.М. Геоакустический контроль процессов замораживания и тампонирования пород. -М.: Недра, 1994.-253 с.
- Угляница A.B. Определение параметров технологии цементации трещиноватых горных пород с учетом их деформируемости: Авто-реф.дис.канд.техн.наук. -М., 1986.-14 с.140
- Хямяляйнен В.А., Бурков Ю. В., Сыркин П. С. Формирование цементационных завес вокруг капитальных горных выработок. -М.: Недра, 1994.-400 с.
- Хямяляйнен В.А., Простое С. М., Сыркин П. С. Геоэлектрический контроль разрушения и инъекционного упрочнения горных пород. -М.: Недра, 1996.-288 с.
- Хямяляйнен В.А., Митраков В. И., Сыркин П. С. Физико-химическое укре-ч пление пород при сооружении выработок. -М.: Недра, 1996.-352 с.
- Черняк И.Л., Ярунин С. А. Управление состоянием массива горных пород. -М.: Недра, 1995. -320 с.
- Чирков С.Е. Влияние масштабного фактора на прочность углей. -М.: Наука, 1969.- 113 с.
- Чупрунов Г. Д. Основы упрочнения горных пород.-М.: Недра, 1965.-128 с.
- Шаламанов В.А., Штумпф Г. Г., Першин В. В. Прогноз прочностных свойств углевмещающих горных пород Кузбасса. -Томск: Томский ун-тет, 1995.-160 с.
- Шмидт Е.Л. Упрочнение вмещающих пород раствором и цементным молоком // Глюкауф. 1963.-№ 20.- С.31−38.
- Шталь Р. Цементация горных пород при проходке выработок на Североамериканском руднике // Глюкауф.-1964.-№ 14.- С. 33−42.
- Шталь Р. Упрочнение горных пород способом цементации //Глюкауф.-1966.-№ 1.-С. 1−9.
- Штефе Г. Опыт упрочнения горных пород // Глюкауф.-1969.-№ 2.-С.8−15
- Шуерман Ф. Различные способы закрепления породы в откаточных штреках с целью уменьшения ее смещения /ВИНИТИ: перевод № 80 634−9.-М., 1970.-20 с.
- Штумпф Г. Г., Рыжков Ю. А., Шаламанов В А, Петров А.И. Физико-механические свойства горных пород и углей Кузнецкого бассейна: Справочник. Юбдлщш98-М.: Недра, 1994.-448 с. 1421. Продолжение таблицы
- Шахта Наименование выработки Длина участка, м Экономический эффект, тыс.руб.
- Коксовая Главный квершлаг гор. -135 м Порожняковая ветвь 1 вспомогательного ствола 390 35 509,0 41,3ч Новый скиповой ствол и выработки околоствольного двора гор.+135 м 335 стоим, работ 536,2 тыс. руб.
- Зенковская Зарядная камера гор. +210 35 22,1им. Калинина Клетевой ствол и сопряжение клетевого ствола с гор. +40 м КПМ путевой уклон гор. +40 м 22 14 46,1 29,6
- Северный Маганак Выработки между узлами № 11 и № 13- № 13 и № 10- № 10 и № 11 74 127,7
- Бунгурская Главный откаточный квершлаг 20 40,2
- Центральная Квершлаг № 11 Гор. +8 20 32,4
- Зиминка Камера привода конвейера Грузового уклона гор. +40 м 10 18,2
- Полысаевская Клетевой ствол 15 26,8
- Абашевская Вентиляционный ствол 12 15,6
- Красный Кузбасс Сопряжение узла № 17 гор. +175 м 18 28,6
- Ярославского Центральный наклонный конвейерный ствол 390 368,7
- Нагорная Конвейерный квершлаг Кушеяковского участка 18 22,11. ВСЕГО: 1641 м 1577,5
- Внедренные технические решения защищены 4 патентами и авторскими свидетельствами на изобретения.
- Фактический экономический эффект от внедрения разработок Понасенко Л. П. составил в ценах 1991 г. 1 577 500 руб. (Один миллион пятьсот семьдесят севдь тысяч рублей).
- Зам. Генерального директора ОАО «Кузниишахтострой44 «лнаучной работе, д.т.н.1. Главный экономист1. Главный бухгалтер1. Л.Г.Тихонова1. Ю.В.Бурков1. О.Ю.Степанченко
- Начальник экономического управления
- Начальник прризводственного отдела концерна «Кузбассшахто строй»