Введение к работе
Актуальность работы. В настоянеє время одной из основных проблей, связанных с надежной и безопасной работой горных предприятий, является проблема обеспечения устойчивости горных выработок. Протяненность выработок, площадь поперечного сечения которых не удовлетворяет требованиям безопасности постоянно возрастает. Работы по ремонту и перекреплениш деформируемых выработок практически не механизированы и по стоимости достигают 85-1207. от первоначальных затрат на их сооружение.
Опыт проведения и поддержания горных выработок в слоаннх горно-геологических условиях Донбасса свидетельствует о том, что для обеспечения их нормального эксплуатационного состояния необходимо наряду с основным способом поддержания - креплением, применять специальные меры по повышению устойчивости.
Одним из кардинальных путей повышения устойчивости Еыработск является целенаправленное изменение механических свойств вмещаю-чего выработку массива путей нагнетания в трещины химических составов, которые при отвердевании связывают разрушенные породы в плотную монолитную оболочку.
Несмотря на многолетний положительный опыт использования химического упрочнения пород выбор параметров технологии в зависимости от применяемых технических средств, условий применения и реиаеиых задач, пока еще недостаточно научно обоснован. Традиционные способы и схемы нагнетания применяются без учета специфики укрепляемого массива как коллектора газа. В связи с данным обстоятельством не всегда удается достигнуть необходимого качества заполнения трещин массива скреплявшими растворами.
Все это определяет необходимость целенаправленного совершенствования способов и схем нагнетания, обоснование оптимальных технологических параметров, направленных на эффективное упрочнение разрушенных пород в окрестности поддервиваених выработок.
Связь темы диссертации с планом основных работ института. Работа является частьв исследований, выполняемых в Донецком государственном техническом университете. Базой для подготовки и представления в спецсовет защищаемой работы, явились гос- и хоздоговора, выполненные и находящиеся в стадии разработки, на кафедре "Разработка местороядений полезных ископаемых" ДонГТУ ( номера
госрегистрации тем 01890001372, UA01001018. O195U006594). Являясь исполнителем данных работ, соискатель принимал непосредственное участие в : шахтных инструментальных наблюдениях, экспериментах и внедрениях; лабораторных и аналитических исследованиях; теоретическом обосновании репаемых проблем и задач,
Целью работы является обоснование параметров технологии химического упрочнения пород при использовании вакуумирования для обеспечения устойчивости поддерживаемых выработок.
Идея работы заключается в использовании процесса вакуумиро-вания для повыиекия эффективности инъекционного упрочнения пород вокруг горных выработок.
Методы исследования. В работе использован комплексный метод, включающий: анализ и научное обобщение опыта применения способов и средств восстановления прочностных характеристик разрущенных пород вокруг поддерживаемых выработок; метод физического моделирования для определения влияния вакуумирования на изменение основных гидродинамических характеристик фронта фильтрационного потока; метод статистической обработки данных лабораторных исследований для оценки и установления связи между влияющими на процесс фильтрации факторами и параметрами фильтрационного потока; аналитические исследования для обоснования по результатам моделирования и теоретических положений рациональных технологических параметров химического упрочнения пород; шахтные экспериментальные исследования влияния процесса вакуумирования на эффективность инъекционного упрочнения.
Научные полоаения, разработанные лично соискателем, выносимые на защиту,у; их новизна.
1.Установление существенное влияние близости породного обнажения контура выработки на создание направленного фильтрационного потока в упрочняемом массиве.
2,Раскрыты особенности влияния вакуумирования на процесс распространения скрепляющих растворов, заключающиеся в увеличена значений основных гидродинамических характеристик фронта фильтрационного потока.
З.Нстановленны статистические зависимости для определение коэффициентов увеличения радиуса распространения и расхода скрепляющего раствора при использовании вакуумирования в процессе инъекционного упрочнения пород.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендації! обоснована: применением в теоретических и экспериментальны! исследованиях апробированных положений теории фильтрации; экспериментальными исследованиями с применением современной аппаратур! и методики; статистической обработкой данных, полученных на основе научного планирования и установления необходимого объема информации; удовлетворительной сходимостью ( коэффициента увеличения радиуса распространения раствора -3,5% ; коэффициента увеличения расхода- 18,47. У расчетных данных с результатами, полученными при проведении шахтных экспериментов; проверкой инженерных рекомендаций в производственных условиях.
Научное значение работы заключается в установлении влияниї на процесс направленной фильтрации места создания фильтрационнсгс потока относительно контура выработки; в установлении закономерности изменения гидродинамических характеристик фронта фильтрационного потока при различных соотноиениях давлений нагнетания и всасывания; в разработке метода определения технологических параметров химического упрочнения с использованием вакуумирования, учитывающего режим двияеняя скрепляющих составов.
Практическое значение работы заключается в следующем:
-предложен способ и разработана методика предварительной оценки фильтрационных свойств упрочняемого массива:
-обоснована и разработанна методика определения параметров технологии нагнетания скрепляющих растворов с использованием процесса вакуумирования.
Реализация выводов и рекомендаций работы. Выводы и рекомендации изложенные в работе, были учтены и использовались при производстве химического упрочнения пород в горизонтальном квершлаге с пласта h<з на пласт h? . на кахте "Донбасс" ПО "Докецкуголь". За счет применения технологии нагнетания с использованием процесса вакуумирования,удалось повысить качество обработки массива и полностью исключить потери скрепляющего состава.
Апробация работы. Основные научные и прикладные результаты работы обсуждались и получили одобрение на: техническом совете управления "ЇІахтоспецполимеркрепь" Сг.Макеевка,1993), научно-технической конференции " Прогрессивные решения по креплении и под-дерзанив горных выработок'Чг.Павлоград,1995); кафедре "Разработка месторождений полезных ископаемых" (г.Донецк,1995г.) ; науч-
но-практической конференции "ДонГТУ и совершенствование технологии добычи угля в Донбассе " (г.Донзцк,1995г.)
Публикации. Основные положения диссертационной работы опубликованы в пяти печатных работах.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав и заключения, изложена на і78 страницах, в том числе 15 таблиц, 25 рисунков, списка использованных источников из 98 наименований и приложений на 1? страницах.