Способи, технологія й засоби струминного закріплення дисперсних порід. Підвищення ефективності освоєння підземного простору великих міст України на базі використання струминної технології закріплення дисперсних порід. Основи нового способу омонолічування.
Аннотация к работе
НАЦІОНАЛЬНА ГІРНИЧА АКАДЕМІЯ УКРАЇНИ ТЕОРЕТИЧНІ ТА ПРИКЛАДНІ ОСНОВИ СТРУМИННОГО ЗАКРІПЛЕННЯ СЛАБКИХ ДИСПЕРСНИХ ПОРІД ПРИ ВЕДЕННІ ГІРНИЧИХ РОБІТНауковий консультант: Лауреат Державної премії України, Бондаренко доктор технічних наук, професор, проректор Володимир Офіційні опоненти: Лауреат Державної премії України, Зорін доктор технічних наук, професор, завідувач Андрій відділу управління динамічними проявами Микитович гірського тиску Інституту геотехнічної механіки НАН України доктор технічних наук, професор, ЛИТВИНСЬКИЙ завідувач кафедри будівництва шахт Гаррі і підземних споруд Донбаського Григорович гірничо-металургійного інституту доктор технічних наук, старший науковий співробітник, професор кафедри основ Шаповал і фундаментів Придніпровської державної Володимир академії будівництва й архітектури Григорович Захист відбудеться “20 ”травня 1999 р. о 14-й годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 08.080.04 по захисту дисертацій при Національній гірничій академії України (320027, Дніпропетровськ, пр.Карла Маркса, 19, т. З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Національної гірничої академії України( 320027, Дніпропетровськ, пр.Актуальність проблеми В умовах інтенсивного розвитку мегаполісів, що перетворюються на екологічно небезпечні зони, важлива роль у рішенні загальної проблеми освоєння підземного простору великих міст України відводиться спеціальним способам закріплення слабких дисперсних порід. Обводнені дисперсні породи під дією різних чинників, таких як тиск, наявність глинистої фракції та ін., набувають пливунних властивостей і вимагають спеціальних способів проведення гірничих виробок; зменшують стійкість і викликають деформацію підземних споруд, значно знижують темпи будівництва, а часом зупиняють виробництво робіт внаслідок проривів порід у вироблений простір. Результати досліджень і даних практики за останні двадцять років дозволяють зробити висновок про необхідність розробки більш ефективних, технологічних і універсальних засобів закріплення, що забезпечують необхідну безпеку ведення гірничих робіт у дисперсних осадочних породах. Розробити теорію і методи розрахунку глибини проникання високонапірного струменя в слабку дисперсну породу з урахуванням густоти закріпляючих розчинів, а також щільності й ударної вязкості породи, що обробляється. Виявити закономірності впливу фізичних (густоти закріпляючого розчину й щільності і ударної вязкості оброблюваної дисперсної породи) і технологічних (діаметр сопла, час дії струменя, витрати закріпляючого розчину, швидкість підняття й обертання робочого інструмента) параметрів на процес проникання високонапірних струменів закріпляючих розчинів у дисперсні породи і на цій основі розробити класифікацію цих порід.Оскільки струминне закріплення дисперсних порід засноване на використанні високонапірних струменів закріпляючого розчину, що руйнують і перемішують ці породи із подальшим їхнім омонолічуванням, то був розглянутий сучасний стан досліджень у цій галузі. При обгрунтуванні застосування струминних методів закріплення дисперсних порід з метою освоєння підземного простору великих міст України виникла необхідність виконати комплекс взаємозалежних досліджень, що включають: вивчення процесу проникання струменів у породу в рамках теорії динаміки грунтів і теорії струменів; дослідження теорії струменів при розробці теоретичних основ процесу проникання високонапірного струменя в дисперсні породи; оцінку ступеня впливу різних параметрів для одержання критеріальної залежності процесу проникання; визначення ударної вязкості рідин і дисперсних порід, дослідження властивостей закріпляючих розчинів і розробку нових рецептур; установлення залежності впливу закріпляючих розчинів на міцносні властивості оброблюваних порід; створення і впровадження нетрадиційних технологій закріплення дисперсних порід і устаткування, що забезпечують дотримання норм по охороні надр і навколишнього середовища. Розглядаючи схему поширення струменя рідини в слабкій дисперсній породі за умови, що сума усіх витрат у зоні руйнування повинна дорівнювати нулю, одержимо: , (1) де - густина рідини, кг/м3; - швидкість руйнування породи, м/с; - вихідний радіус насадки, м; - відстань, на яку звужується основний потік, взаємодіючи із породою, м; - густина породи, кг/м3; - відстань, на яку порода втягується в прямий потік, м; - швидкість потоку рідини із породою, м/с; - поточна швидкість рідини, м/с . Ця швидкість залежить від швидкості виходу струменя із сопла (), відстані від вихідного до досліджуваного перетину () і радіуса сопла (), що формує струмінь. Цей процес можна описати такою параметричною залежністю: , (10) де-дальність поширення струменя, м; - діаметр насадки, м;-час дії струменя; - густина речовини струменя, кг/м3; - щільність гірської породи, що руйнується, кг/м3; - ударна вязкість породи, Дж/м2; - витрата речовини струменя, кг/м3.Запропоновані способи дозволяють підвищити якість закріплення за рахунок: - закріплення лесових порід окремими зонами.