Содержание к диссертации
Стр.
Введение 4
Глава I. Анализ современного состояния вопроса
изучения процесса формирования гидро
изоляционных завес в обводненных тре
щиноватых горных породах и движения
подземных вод 8
1.1. Динамика течения вязко-пластичной
жидкости в трещинах горных пород 8
1.2. Течение жидкости в системах
трещин горных пород 20
1.3. Аномальная фильтрация подземных вод
в глиноцементном материале тампонажной
завесы 28
Выводы 43
Глава 2. Аналитические исследования процесса
формирования гидроизоляционных завес .... 44
Общие принципы динамики несжимаемой неоднородной вязко-пластичной жидкости 44
Исследование процесса течения тампонажних растворов в трещинах горных пород с учетом изменения их реологических свойств 56
2.3. Исследование закономерностей течения
глиноцементних тампонажних растворов в сис
темах трещин 70
2.4. Исследование закономерностей течения
тампонажних глиноцементных растворов
с изменяющимися реологическими харак
теристиками в проницаемом обводненном
горизонте 79
2.5. Исследование закономерностей фильтрации
подземных вод сквозь тело глиноцементной
тампонажной завесы 90
Выводы 106
Глава 3. Экспериментальные исследования течения
глиноцементных тампонажних растворов .... 108
3.1. Экспериментальное исследование толщины
остаточного слоя глиноцементного раст
вора 108
Стр.
3.2. Экспериментальные исследования растека
ния глиноцементного раствора на модели
трещин ИЗ
3.3. Промышленный эксперимент по исследованию
движения тампонажних глиноцементних раст
воров в трещинах горных пород 122
Выводы 134
Глава 4. Усовершенствование методики проектирования
гидроизоляционных работ с учетом результа
тов исследований . 135
4.1. Учет изменения реологических характерис
тик при проектировании гидроизоляционных
завес 135
4.2. Разработка усовершенствованной методики
проектирования гидроизоляционных завес
в анизотропных трещиноватых горных поро
дах с учетом изменения реологических
свойств глиноцементних растворов 157
4.3. Разработка усовершенствованной методики
контроля качества тампонажа гидродина
мическим методом 166
Выводы 172
Глава 5. Промышленное внедрение и экономическая
эффективность результатов исследований . . . 174
5.1. Тампонаж старых горных выработок под площадкой строительства цеха железного порошка .№ 2 Сулинского металлургического завода. Технико-экономическая эффективность тампонажа старых горных выработок. . . 174
Выводы 187
Заключение 188
Литература 191
Приложение 201
Введение к работе
В директивных документах ЦК КПСС / I / указывается, что закономерностью развития горнодобывающей промышленности является дальнейшее усложнение условий строительства и эксплуатации угольных шахт. Это объясняется ограниченностью срока службы предприятий и необходимостью дальнейшего освоения новых месторождений, сооружения капитальных горных выработок в сложных гидрогеологических условиях. Сооружение таких выработок представляет собой задачу, которая может быть решена только с применением специальных способов проходки.
В настоящее время специальные способы сооружения горных выработок применяются практически повсеместно в шахтном строительстве. При больших притоках воды в горные выработки значительно увеличиваются сроки и стоимость строительства шахт. Поэтому, согласно нормам СНиПа / 2 /, при притоках воды более 8 м3/час требуется применение специальных способов проходки.
В связи с этим борьба с подземными водами является необходимым условием повышения технико-экономических показателей проходки капитальных горных выработок.
Значительный вклад в становление и развитие специальных способов проходки капитальных горных выработок внесли отечественные исследователи: Н.Г.Трупак, Н.М.Покровский, А.П.Максимов, И.Д.Насонов, И.И.Вахрамеев, Э.Я.Кипко, Е.П.Калмыков, П.П.Галь-ченко, Ю.А.Полозов, М.А.Саламатов, Л.И.Ивачев, Б.И.Кравцов, О.Ю.Лушникова, В.А.Лагунов, Ю.Н.Спичак и другие.
Одним из наиболее эффективных специальных способов, обеспечивающих оптимальные условия проведения капитальных горных выработок в сложных гидрогеологических условиях,является предвари-
тельный тампонаж через скважины, пробуренные с поверхности земли, разработанный производственным объединением "Спецтампонаж-геология" .
В настоящее время комплексный метод тампонажа применяется в различных областях горного дела, таких как: угольная промышленность, калийная промышленность, транспортное строительство и т.д. Кроме того, этот метод нашел широкое применение за рубежом; в Венгрии, Чехословакии, Болгарии.
Настоящая диссертационная работа посвящена дальнейшему совершенствованию комплексного метода тампонажа и, в частности, решению вопросов,связанных с совершенствованием методики расчетов процессов формирования изоляционных завес в различных горногеологических условиях. Специальные разделы аналитических и экспериментальных исследовании посвящены изучению течения глиноцементних тампонажних растворов с учетом изменения их реологических свойств. Исследовано течение глиноцементного раствора в крутопа-дающих трещинах большого раскрытия и разработана усовершенствованная методика их тампонажа. Рассмотрен вопрос о течении глиноцементного раствора в случае системной трещиноватоети горных пород, а также разработаны новые гидродинамические методы контроля качества тампонажних работ, которые наряду с существующими методами могут дать наиболее полную информацию о затампонированном массиве горных пород.
Автор приносит глубокую благодарность лауреатам Государственной премии к.т.н. Ю.А.Полозову и инженеру И.В.Попову за ценные замечания и пожелания, сделанные при выполнении настоящей работы, а также инженерам А.В.Попову и В.Н.Литовченко за содействие во внедрении в производство разработанных автором рекомендаций и мероприятий.
Работа состоит из пяти глав с введением и заключением, содержащих 147 страниц машинописного текста, 19 таблиц, 24 рисунка, список использованной литературы из 102 наименований и приложения на I странице.
По теме диссертационной работы автор защищает:
Теоретические положения, определяющие закономерности течения глиноцементних тампонажних растворов с временным изменением реологических характеристик.
Теоретические положения, определяющие закономерности движения подземных вод в затампонированном массиве.
Усовершенствованную методику инженерного расчета параметров водоизоляционных завес с учетом изменения реологических свойств применяемых глиноцементних тампонажных растворов.
Новую методику контроля качества тампонажа обводненных проницаемых горных пород гидродинамическим способом.
Результаты выполненных исследований нашли практическое применение при сооружении стволов шахт Донецкого бассейна, а также для ликвидации старых выработок при строительстве Сулин-ского металлургического завода.
Диссертационная работа выполнялась автором в 1980-1984 г.г. в Специализированном производственном геологическом объединении по тампонажним и геологоразведочным работам "Спецтампонажгеоло-гия" Минуглепрома УССР и Шахтинском филиале Новочеркасского политехнического института под руководством лауреата Государственной премии, профессора, доктора технических наук Э.Я.Кипко, которому автор приносит искреннюю и глубокую благодарность за огромную научно-методическую помощь и постоянную поддержку в процессе выполнения диссертационной работы.
Основные положения диссертационной работы опубликованы в 7 печатных работах. По разделам диссертационная работа докладывалась и получила одобрение на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава аспирантов и студентов [Пахтинского филиала БЇЇИ в 1982, 1984 г.г., конференции, посвященной 25-летию образования Щ НПИ, а также на расширенных научно-технических советах п.о."Спецтампонажгеология" в 1980-1984г.г.
