Реферат по теме магистерской работы

Введение

В настоящее время для постоянной крепи вертикальных шахтных стволов в основном используется монолитная бетонная крепь (МБК), которая обладает достаточной для обычных горно-геологических и горнотехнических условий несущей способностью и надежностью. Благодаря этому МБК применяется практически во всех условиях, в т.ч. и не всегда обоснованно в сложных горно-геологических и горнотехнических условиях - в районах сопряжений, в зонах влияния очистных работ, при пересечении слабых пород и выработонных пространств, при наличии агрессивных вод и при высоких остаточных водопритоках.

При этом негативные качества МБК, несущественные в обычных условиях, в более тяжелых условиях становятся причинами нарушения крепи. К таким недостаткам следует отнести ограниченную прочность бетона (как правило В15), крайнюю чувствительность к неравномерности нагрузки, наличие "холодных" швов между заходками по бетонированию, низкую водопроницаемость. Из альтернативных МБК видов крепи наиболее предпочтительной является сборная крепь из железобетонных тюбингов. Другие виды крепи - чугунные тюбинги, монолитный железобетон, сборные крепи из штучных элементов (кирпич, бетонит) многократно проигрывают вследствие значительной стоимости и трудоемкости возведения.

Железобетонная тюбинговая крепь (ЖТК) сочетает в себе высокую несущую способность с относительно невысокой стоимостью и трудоемкостью возведения. Основные достоинства ЖТК обусловлены изготовлением тюбингов в заводских условиях, позволяющих добиться высокой прочности, водонепроницаемости и коррозионной стойкости тюбингов [1, с. 298].

Актуальность темы

Т.к. наиболее сложным, дорогостоящим и опасным процессом в общем комплексе работ по строительству горно-добывающих предприятий следует считать проходку вертикальных стволов в сложных горно-геологических условиях специальными способами, в том числе замораживанием пород, то вертикальные стволы требуют постоянного поиска и разработки эффективных решений по интенсификации их строительства и безремонтной эксплуатации , что в свою очередь является актуальной научно-технической задачей развития угольной промышленности Украины.

Цель и задачи работы

Целью магистерской работы является –определение парметров взаимодествия раствороной смеси и породного массива в условиях отрицательных температур и повышение гидроизоляционных свойств крепи.

В ходе работы необходимо решить следующие задачи:

1. Проанализировать силы сцепления бетонной крепи и породного массива при отрицательных температурах.

2. Лабораторные исследования водонепроницаемости монолитной бетонной крепи вертикальных стволов.

3. Провести исследования технической документации по проходке стволов пройденных способом замораживания по данным   ГОАО «Трест Донецкшахтопроходка».

4. Разработать компьютерную модель системы «-крепь-замороженный породный массив» для обоснования работы параметров возведения крепи вертикальных стволов.

Основные результаты

Наилучшие технико-экономические показатели достигались при креплении ствола монолитным бетоном вслед за подвиганием забоя [2]. Однако, эта технология не обеспечивает безопасность ведения работ и надежную герметизацию стыков между заходками крепи.

Многими исследователями, которые занимаются вопросами сооружения вертикальных шахтных стволов, создана надлежащая научно-техническая база, обеспечившая реальный прогресс в проектировании, сооружении и эксплуатации шахтных стволов и позволившая частично решить отмеченные задачи. Однако, в комплексе этих исследований недостаточно изученными остаются вопросы взаимодействия увлажненного породного массива с крепью и, в частности, не изучена такая форма проявления горного давления как вывалообразование с учетом водопритоков; недостаточно исследованы вопросы управления качеством и свойствами бетона крепи с использованием современных высокоэффективных строительных примесей; не в полной мере учитываются отмеченные факторы, которые обусловливают специфику разработки технологических регламентов сооружения стволов; нет полной картины для целостного представления о взаимодействии элементов системы «технология проходки – крепь ствола – увлажненный породный массив».

В результате анализа данных ГОАО «Трест Донецкшахтопроходка» выявлено, что водопритоки свыше 15 м3/час снижают скорость проходки на 20-25%. Если рассматривать вывалообразование, то оно не только вызывает ухудшение условий труда, но в значительной мере влияет на показатели проходки: увеличиваются объемы выдачи породы на поверхность и объемы бетонных работ. Для разработки инженерных мероприятий по укреплению нарушенной взрывными работами водонасыщенной приконтурной зоны необходимо знать ее характеристики. С этой целью было выбрано 6 участков в стволах на шахтах «Красноармейская-Западная №1», «Трудовская» и АП «Шахта им. А.Ф. Засядько» и выполнен комплекс натурных исследований с привлечением методов шахтной геофизики [2,3]. Наиболее информативным методом для выделения влагонасыщенных зон в породном массиве является электроразведка [4-6]. Согласно результатам выполненных исследований при водонасыщении горных пород их прочностные характеристики в значительной степени снижаются [2]. Пересечение стволом зон с повышенной водоотдачей влечет за собой вывалообразование на незакрепленном призабойном участке. Для проведения компьютерного моделирования [2] и выполнения расчетов при определении параметров крепи стволов выполнены лабораторные определения показателей физико-механических свойств горных пород, вмещающих обследованные стволы. Результаты приведены в таблице 1. В частности установлены такие диапазоны изменения показателей прочности: для песчаников – 35…140 МПа; песчаных сланцев – 40…100 МПа; глинистых сланцев (аргиллито-алевролитов) – 25…60 МПа. Учитывая решаемую задачу, проведены испытания образцов в условиях увлажнения. На рис. 1 показаны графики функции [сигма]_сж. Обработкой данных испытаний установлены аналитические выражения определения прочности пород с учетом их влажности.

Таблица1. Результаты определения физико-механических свойств пород, вмещающих обследованные стволы Донбасса

Зависимость для песчаников имеет вид гиперболы:

       (1)

где 1,27<А₀<1,62; 0,9>b>0,003; w - влажность воздуха

Для песчаных и глиничтых сланцев указанная зависимость имеет вид прямой

песчаные сланцы -        (2)

где а=96; b=-6; w - влажность пород.

глинистые сланцы -        (3)

где а=49; b=-4.

Таким образом, выражение примет вид:

       (4)

Полученные зависимости (1-4) могут быть приняты в качестве граничных условий при проведении компьютерного вычислительного экспиримента.

Заключение

В результате анализа литературных источников определены цель и задачи данной магистерской работы. Получены зависимости в качестве граничных условий при проведении компьютерного вычислительного экспиримента.

Анимированный рисунок.  (13 кадров, 103 кбайта, 8 повторений)

Библиографический список

1. Прогрессивные технологии строительства, реконструкции, реструктуризации и безопасности в капитальном строительстве предприятий угольной промышленности: материалы региональной научно-практической школы – семинара. – Донецк: Норд-Пресс, 2008. – 336 с.
2. Борщевский С. В., Плешко М. С., Лиманский Д. В. Лабораторные и компьютерные исследования водостойкости и прочности бетонной крепи. Науковий вісник Національного гірничого університету, 2007. – №5, С. 41-45.
3. Булат А. Ф., Усаченко Б. М., Яланский А. А., Паламарчук Т. А., Борщевский С. В. и др. Методическое пособие по комплексной геофизической диагностике породного массива и подземных геотехнических систем – Днепропетровск: ИГТМ им. Н. С. Полякова НАН Украины, 2004. – 75 с.
4. Тарасов Б.Г., Дырдин В.В., Иванов В.В.. Геоэлектрический контроль состояния массива.–М.: Недра, 1983. – 215 с.
5. Паламарчук Т.А., Земба В.А., Сергиенко В.Н., Слащева Е.А. Электрометрический контроль пространственно-временной изменчивости литосферы вблизи геомеханических объектов. Сб. научн. тр. – Днепропетровск: НГАУ. - Вып. 3. Т. 5. – 1998. – С. 168 – 171.
6. Глушко В.Т., Ямщиков В.С., Яланский А.А. Геофизический контроль в шахтах и тоннелях. - М.: Недра, 1987. - 278 с.
7. Конспект лекций по дисциплине "Технология сооружения горных выработок в сложных горно-геологическизх условиях (специальные способы строительстьва)", ООО Лебедь Донецк-2007. Пшеничный Ю.А., Левит В.В.
8. Федюкин В.А. Проходка стволов шахт способом замораживания. Изд-во "Недра", 1968. Стр. 1-350.