Обґрунтування параметрів інтенсифікації процесів струминного закріплення порід при магнітній обробці цементних розчинів - Автореферат

Очевидно, що від фізико-механічних властивостей цементних розчинів, використовуваних у струминній технології закріплення, безпосередньо залежать відповідні властивості омонолічених ними порід. Дисертаційна робота виконана відповідно до плану найважливіших держбюджетних робіт Міністерства освіти і науки України на період 1998-2000 рр. (тема ГП-239 "Створення основ теорії дії фізичних полів на фізико-механічні властивості рідких речовин при їх взаємодії з реальними дисперсними породами для розрахунку оболонок, що створюються за допомогою струминної технології", реєстраційний номер 0198U005343, інвентарний номер звіту 0201U003384), згідно з пріоритетним напрямком розвитку науки і техніки України № 4 "Екологічно чиста енергетика і ресурсозберігаючі технології", відповідно до програми № 20 "Розробити і впровадити ресурсозберігаючі і екологічно чисті технології видобутку і переробки вугілля", а також координаційного плану Міністерства освіти і науки України № 39 з фундаментального напрямку "Гірничі науки" у 1998 - 2000 р. Мета і задачі досліджень полягають в обґрунтуванні параметрів інтенсифікації процесів струминної технології закріплення порід при магнітній обробці цементних розчинів, що забезпечують підвищення економічності і технологічності виконуваних робіт. Установити закономірності зміни таких фізико-механічних властивостей цементних розчинів, як густина, вязкість, час початку і кінця тужавлення, міцність на одноосьове стиснення і т.д. від параметрів їх обробки в магнітному полі. Установити закономірності впливу фізико-механічних властивостей цементних розчинів, оброблених у магнітному полі, на якість закріплення омонолічених ними дисперсних порід (кількість закріплюючого розчину в породі і міцність породо-розчинного елемента на одноосьове стиснення залежно від вихідної вологості дисперсних порід).Аналіз різноманітних методів активізації електрохімічних способів закріплення дисперсних порід, дозволяє зробити висновок, що всі вони проводилися, головним чином, у двох напрямках - вивчення впливу на якість закріплення: 1) електромагнітних полів; 2) способів подачі закріплюючих розчинів в оброблювану породу. Передумовами вивчення впливу магнітного поля на фізико-хімічні процеси, що відбуваються при струминному закріпленні слабких обводнених порід, стали проведені раніше багаточисельні дослідження в галузі магнітної обробки води і водних систем. При обґрунтуванні можливості інтенсифікації процесів струминного закріплення дисперсних порід із метою освоєння підземного простору великих міст України виникла необхідність виконати комплекс взаємозалежних досліджень, що включають: аналіз існуючих теорій структури води, теоретичні дослідження впливу магнітних полів на іонні та колоїдні домішки в рідкому середовищі; вивчення руху турбулентного потоку рідини в шорстких вигнутих трубах перемінного перетину для розрахунку коефіцієнта втрат тиску в системі установки струминного закріплення порід; вивчення впливу магнітної обробки на фізико-механічні властивості закріплюючих розчинів і закріпленої ними дисперсної породи; удосконалення технології струминного закріплення дисперсних порід і устаткування, що забезпечують дотримання норм з охорони надр і навколишнього середовища. Таким чином, магнітне поле змінює структуру розчину, ступінь гідратації, траєкторії руху іонів, викликає асиметрію гідратних оболонок і створює умови для утворення іонних асоціатів, які є центрами кристалізації. стосовно дії магнітних полів на колоїдні домішки, то стійкість дисперсних систем (швидкість їх коагуляції) залежить від знака і розміру сумарної енергії взаємодії, обумовленої додаванням іонно-електричної енергії відштовхування та енергії тяжіння Ван-дер-Ваальса-Лондона. Таким чином, магнітна обробка цементних розчинів повина істотно змінювати фізико-механічні властивості одержуваного з них цементного каменю, а використання активізації твердіючих розчинів магнітним полем в струминній технології закріплення дисперсних порід дозволить значно підвищити якість закріплення за рахунок управління фізико-хімічними процесами твердіння породо-розчинної суміші.Вирішення поставлених у дисертаційній роботі задач полягає у визначенні раціональних параметрів магнітної обробки і застосуванні її при закріпленні слабких дисперсних порід за допомогою високонапірних струменів цементних розчинів із метою забезпечення підвищення якості омонолічування порід при проведенні гірничих робіт, освоєнні підземного простору і створенні протифільтраційних завіс навколо підземних обєктів і гідротехнічних споруд або з метою економії цементного розчину при збереженні міцності породо-розчинних елементів. Найбільш важливі наукові і практичні результати дослідження, висновки і рекомендації полягають у такому: Уперше були визначені раціональні параметри магнітного обробки цементних розчинів, використовуваних у струминній технології закріплення порід при рішенні різноманітних гірничотехнічних і будівельних завдань. У результаті виконаних експериме

2. Основний зміст роботи