автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.02, диссертация на тему:Обоснование параметров технологии химического упрочнения пород в окрестности выработок при использовании вакуумирования

ДОНЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

РГП 01

< и 1Мч На правах рукописи

I с?

ХУДОЛЕЙ ОЛЕГ ГЕННАДЬЕВИЧ

ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ТЕХНОЛОГИИ ХИМИЧЕСКОГО УПРОЧНЕНИЯ ПОРОД В ОКРЕСТНОСТИ ВЫРАБОТОК ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ВАКУУНЙРОВАНИЯ

Специальность 05.15.02 - "Подземная разработка

месторождений полезных ископаемых"

Автореферат диссертации на соискание дченой степени кандидата технических наук

Донецк - 1996

Диссертация является рукописью

Диссертационная работа выполнена в Донецком государственном техническом университете

Научный руководитель - кандидат технических наук, доцент

Касьян Николай Николаевич

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

Друвко Евгений Борисович; кандидат технических наук, доцент Петренко Юрий Анатольевич

Ведущее предприятие - производственное обьединение по

добыче угля " Донецкуголь ".

Защита состоится "__г. в часов

на заседании специализированного совета Д 06.04.02 в Донецкой государственном техническом университете- по адресу : 340000, г.Донецк, ул.Артема, 58, ауд.1.201.

С диссертацией мошно ознакомится в библиотеке ДонГТУ

Автореферат разослан "■ " ___1996г.

Нченый секретарь специализированного совета доктор технических наук, профессор А -О^) В.И.Черняев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В настоящее время одной из основных проблей, связанных с надевной и безопасной работой горных предприятий, является проблема обеспечения устойчивости горных выработок. Протяженность выработок, площадь поперечного сечения которых не удовлетворяет требованиям безопасности постоянно возрастает. Работы по ремонту и перекрепленинз 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 повыиення устойчивости выработок является целенаправленное изменение механических свойств вмещаю-него выработку массива путей нагнетания в трещины химических составов, которые при отвердевании связывают разрушенные породы в плотную монолитную оболочку.

Несмотря на многолетний полонительный 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 поддервиваеннх 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, №01001018. 0195Ш)06594). 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 разрушенных 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.

3.Установленны статистические зависимости для определена коэффициентов увеличения радиуса распространения и расхода скрепляющего раствора при использовании вакуумирования в процессе инъекционного упрочнения пород.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендацш 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. ) расчетных данных с результатами, полученными при проведении шахтных экспериментов; проверкой инженерных рекомендаций в производственных условиях.

Научное значение работы заключается в установлении влияни$ 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 Ь<з на пласт Ь? , 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 "Захтоспецполимеркрепь" С г.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.Донецк, 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 178 страницах, в том числе 15 таблиц, 25 рисунков, списка использованных источников из 98 наименований и прилокений на 1? страницах.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность работы, вызванная необходимостью целенаправленного совершенствования средств и способов охраны горных выработок.

В первой главе диссертаций, на основе обзора существующих механических моделей состояния массива пород с выработкой и аахт-ных инструментальных наблюдений, проводится краткий анализ изменения состояния горного массива вокруг поддерживаемых выработок. Приведенный анализ показывает, что основная часть смещений пород обусловлена формированием и развитием зоны разрушенных пород в окрестности выработок. В условиях глубоких шахт Донбасса ее образование происходит с момента проведения выработки, и ее ширина достигает 2-6м. Химическое упрочнение, как способ охраны, предпо-логает восстановление прочностных свойств зоны разрушенных пород с тем, чтобы упрочненная зона могла воспринимать нагрузки со стороны массива.

Исследованию протекающих при химическом упрочнении процессов, разработке способов и средств нагнетания, определению технологических и геомеханических параметров посвящены работы ученых Н.Н.Веригина, Б.Й.Ржаницына, А.Н.Адамовича, В.В.Давыдова, В.З.Белоусова, Ю.З.Заславского, Е.Б.Дружно, Г.Л.Зорина, А.А.Пирс-кого, В.В.Васильева, Я.И.Балбачана, Е.В.Кузьмина, О.В.Тимофеева, В.Ф.Беляева, Г.Кауер, А.Яновски, О.Якоби и других исследователей. В работах данных исследователей обосновывается и доказывается эффективность химического упрочнения пород. Разработке химических составов, технологических схем и применяемого оборудования посвящен больвой обьем исследований ряда ведущих институтов:ДонУГИ, МГИ , ИГД им.А.А.Скочинского, МакНИИ и др.'Однако, существующие в

настоящее время методические указания и рекомендации по определение технологических параметров нагнетания не всегда учитывают специфику разрупенного массива как коллектор жидкости и газа.

Выбор некоторых параметров рекомендуется принимать на основе обобщенных значений ранее проведенных нагнетаний, без учета конкретных фильтрационных характеристик обрабатываемого массива и изменения резина движения нагнетаемых растворов. Применяемые технологические схемы нагнетания не учитывают возможности закупорки некоторого объема газа в тупиковых трещинах нагнетаемым раствором, что влияет на качество заполнения трещин зоны разрушенных пород. Разработанный в ДонГТУ способ нагнетания с использованием процесса вакуумирования позволяет избежать некоторых негативных моментов присущих традиционным способам и повысить эффективность работ. Сущность его заключается в том, что параллельно с работами по нагнетании производится отсос газов из трещиноватой зоны подлежащей упрочнении. Для широкого внедрения в производство данного способа необходимо на основе изучения влияния процесса вакуумирования обоснозать оптимальные технологические параметры инъекционного упрочнения пород.

В свете изложенного сформулированы цель, идея работ« и поставлены следующие задачи:

-разработать способ определения фильтрационных характеристик вмещающего массива;

-исследовать влияние эффекта вакуумирования на процесс Фильтрации скрепляющего раствора;

-обосновать параметры технологии химического упрочнения пород с использованием процесса вакуумирования;

-провести промышленные испытания способа определения проницаемости вмещающего массива пород и способа нагнетания с использованием процесса вакуумирования;

Вторая глава посвящена разработке и опытно-промышленной проверке способа определения проницаемости пород вокруг поддерживаемых выработок.

Разработка нового способа определения фильтрационных свойств пород основана на реометрическом методе с той разницей, что для создания режима фильтрации используется не закачка под давлением рабочей жидкости, а искусственно создаваемое разрежение в исследуемой области массива. Сущность способа состоит в следующем: в

выработке 1 (рис.!) по длине ее и по периметру бурят шпуры 2 в исследуемую область приконтурного слоя пород 3;в шпуры устанавливаются инъекторы 4, оборудованные распорно-изолирующими устройствами; на различных расстояниях от мура 2 бурятся шпуры 5, в которых так не устанавливаются инъекторы с распорно-изолирующими устройствами и расходомерами 7. После оборудования шпуров, с помощью ваккум-насоса 6 откачивается воздух через инъектср шпцра 2 и одновременно замеряется давление за распорно-изолирующим устройством в контрольных шпурах 5. Если какой либо из шпуров 5 соединен системой трещин со шпуром 2, то в нем будет отмечено падение давления.

При разработке способа в основу была полояена теория фильтрации. Для определения коэффициента проницаемости, при данных условиях фильтрации, правомерно использовать формулу Й.Н.Цербаня, выведенную на основании закона Дарси:

/■ О и а .

= -^Гр- ,М ; ( 1 )

где^-коэффициент проницаемости,ы;уу -динамическая вязкость газа, Па-с; О -объемный расход газа, мг/с; Ь -длина пути фильтрации,м;

-площадь сечения перпендикулярная к направлению потока газа.м^; Р -потеря напора по длине пути фильтрации,Па .

С целью проверки работоспособности и технологичности способа, на шахте "Донбасс" ПО "Донецкуголь", была проведена опытно-промышленная проверка. Измерение проницаемости массива производилось на разных удалениях от контура выработки, и при различных расстояниях между шпурами.

В ходе проведенных исследований было установлено, что на величину коэффициента проницаемости массива между фиксированными точками (рабочими шпурами) оказывает влияние не только степень нарушенности пород, но и удаление исследуемой области от контура выработки.При небольшом удалении (0,5-1н) возможность процесса фильтрации на заданное расстояние снижается за счет влияния близости обнажения. С удалением вглубь массива влияние близости об-нанения на процесс направленной фильтрации оказывает меньшее влияние. Разработанный способ определения проницаемости горного массива в ходе проведения шахтных испытаний показал свою технологичность, работоспособность и возможность быстрого и достаточно

Рис. I

достоверного определения фактической картины проницаемости горного массива в окрестности выработок.

В третьей главе изложены результаты лабораторных исследований влияния Еакуумирования на процесс Фильтрации, которые проводились методом физического моделирования. Схема модели, определение масштабных коэффициентов, условия моделирования я подобия принимались исходя иг методических рекомендаций разработанных й.Е.Керновым. Б связи со сложной формой распространения раствора е массиве, при моделировании проводилась схематизация структуры и ■формы потока путем сведения пространственной Фильтрации к фрагменту с одномерной фильтрацией. При проведении лабораторных экспериментов ревалась прямая задача фильтрации - в заданной области фильтрации определялись основные гидродинамические характеристики фильтрационного потека.

В ходе проведенных лабораторных исследований была установлена зависимость скорости распространения фронта фильтрационного потока от капора в обычном рекиме нагнетания и с применением процесса вакуумирования. Значения величин давления нагнетания и абсолютного давления всасывания принимались исходя из натурных технических возможностей применяемого оборудования.При применении различных значений абсолютного давления всасывания скорость фильтрационного потока увеличилась в 1.1-7,2 раза, относительно фильтрации в нормальном реккме. Оценивая влияние входящих в основное уравнение фильтрации Физических величин на изменение скорости фронта фильтрации, путем сравнения теоретических расчетных и экспериментальных данных, было установлено, что изменение скорости связано не с увеличением создаваемой разности напоров (между давлением нагнетания и абсолютным давлением всасывания),а за счет улучшения условий фильтрации, т.е. косвенного увеличения коэффициента фильтрации.

Четвертая глава посвящена разработке рациональных технологических параметров упрочнения пород с использованием процесса ва~ куумирования.

Базой для разработки технологических параметров послужили результаты проведенных лабораторных исследований, апробированные положения теории фильтрации и подобия.

Применяя параллельно с инъекцией скрепляющих растворов отсос газа из трещин и пор породной зоны подвергающейся упрочнении

улучшаются условия проингса Фильтрации, т.е. хпсвенко ивс-дичива-:тс-л =яач'-а;!& хоз^КцНв.чта г?с-т;:<и среди. Используя данные увеличения скорости распространения растворе, полеченные в результате пооьгдонного сизаческо;о моделирования. определялся коэффициент грлция £ иормалъном реаике- н.пгнзтзнид и с применением вакчумированйй. Значения изменения коэффициента Фильтрации использовались г.ля определении раяииса рапрястранекил рсствсра, при различных напорах нагнет"иил и г различии»«! ~.т!,пе«1к!! согреваемого разрежения, по изгестнсЛ формуле Мззга. 3 р^зудьтчте приведенных аналитических исследований опрелолрни онгкиия коэффициента увеличения радиусь распространения раствор? . котируй определялся как отношения радиуса рзсярострснениа с применением различных степеней р-ззреяекик к радиусу распространения процесса вакндмированил. С учетом проведенных исследований радиус распространенна члречиякцгго состава о применением процесса взкч-чмиооЕЭНкя рекомендовано '»преде по формул"'.

- К* ■ % , * ; , > ,

гдр коэфф'/и!'5!!т считввэвиий увеличение радиуса расярострзненкя раствора; Я -радиус распространения ? обычном режиме нэгнетания.ч.

Лля практических целей разработана номограмма •: рпо.2 ' позволявшая определить Кц я оценить влияние значений напора нагнетания и абсолютного давления всасывания.

Исходя из анализа суцествуящих представлений о рехимах двк-аения вязких жидкостей, при определении параметров нагнетания упрочняющих составов б качестве критерия оптимальности принимаете? условие максимального смслоиасыиеииа массива, достигаемое путем подачи состаза о максимальным темпом и давлением при которых »ще сохраняется ламинарный режим движения состава по трескнам.

Выражение зля определения максимального темпа нагнетания с применением процесса рзкцшшрсзаниа, соответствующего ламинарном;] режиму движения, примет зид:

2Жг 1<р т2'3¡) Яекр

где Г-радиус ипура .м^-длина фильтруэщей части йпура.м^-обтемкая пористость среды; I) -кинематическая вязкость жидкости, мг/с; К6Кр -критическое значение числа Рейнольдса; Ко,-коэффициент уве-

к*

2,25

5,0

№

<5

№

1 1 Н--5С м 1 - __1 1

юа

/ ж / /

250

500 \ ?50 /ООО

--г-- -1 -VI

1 —

■ю ¿о зо ¿/а бо во ро зо Р$кла

Рис. 2. Графики изменения значения коэффициента увеличения радиуса распространения раствора Лбг в зависимости от степени разрежения при различных напорах

6 5

3

2 /

го

25О fOO PS О Нгм

Рис. 3. Графики изменения значения коэффициента увеличения расхоца Agi в зависимости от напора при различных значениях абсолютного давления всасывания

личения объемного расхода при применении вакуумирования; ^^-коэффициент проницаемости среды,м*2.

Коэффициент увеличения объемного расхода определяется исходя из результатов исследований проведенных в третьей главе.

3 ходе проведенных аналитических исследований разработана графическая зависимость коэффициента увеличения объемного расхода от различных значений напоров при наиболее реальных на практике значениях абсолютного давления всасывания ( рис.3).

Поскольку ренин фильтрации (по сравнении с режимами гидрорасчленения и гидроразрыва ) способствует наиболее качественной обработке массива, то давление нагнетания необходимо принимать с учетом возможного перехода линейного закона фильтрации в нелинейный. Переход одного режима к другому в трещиноватой среде происходит плавно, и четко определить его границы довольно сложно. Поэтому для определения рационального значения давления нагнетания принято решение использовать границу давления гидрорасчленения. Давление гидрорасчленения определяется в общем случае уравнением Буссинеска. Н.Б.Нонкинкм установлено, что при нагнетании составов в массив слабых горных пород (уголь, угольные сланцы и др.) реяим гидрорасчленения достигается при давлении:

0,12 Н ^ Ргч ^ О, 25 И ,

' 14)

где //-глубина упрочняемого участка от поверхности. Исходя из обозначенных границ оптимальное давление нагнетания не доляно превниать минимального значения давления гидрорасчленения. 3 общем случае необходимое давление нагнетания может быть определено по формуле:

+2-Р1 ±Рг.с.~Р$, М^) ( 5 ,

где Рн -давление на преодоление сопротивления движению раствора по трещинам массива в процессе нагнетания,МПа; Р^ - потери давления возникающие при удалении насосной установки от нагнетательного ипура,МПа;¿/^'-потери давления возникающие из за наличия резких перепадов сечений и изгибов в подводящих трубопроводах и шлангах,йПа; Рг.с.-гидростатическое давление столба состава в шпуре (знак "+" принимается при расположении установки ниже уровня нагнетания),МПа: Р$ -давление всасывания в шпуре (или шпурах) служащем для отсоса воздуха,МПа,

Для определения технологических параметров принимается известная гидродинамическая схема нагнетания однородной жидкости через боковую поверхность скважины. При этом принимаются исходные положения и допущения этой схемы:скважина гидродинамически несовершенна вследствие малой ее длины по сравнению с мощностью пласта; проницаемая среда обладает одинаковыми фильтрационными свойствами во всех направлениях от оси скважины: фильтрационная среда сухая, трещиноватая и имеет неограниченную мощность: силы тяжести и инерции не учитываются; давление газа в массиве равно барометрическому давлению в выработке, так как он в значительной мере дренирован; вязкость раствора постоянна. Расход раствора на шпур, с учетом принятых допущений,определяется из формулы:

. т9ф. / ( 5 3

где V- объем укрепляемой породы,н5;ГЛ^р коэффициент эффективной пористости; р - коэффициент заполнения пор.

При определении необходимого количества раствора на один инъекционный шпур, при нагнетании с применением процесса вакууми-рования, необходимо учитывать изменение формы распространения раствора. С достаточной для решения практических задач точностью, форму распространения раствора можно принимать по примеру известной формы распространения двух несмешивающихся жидкостей при работе нагнетательной и откачной скважин в безнапорных водоносных пластах, которая определена с использованием теории источника и стока. Б работе приведены примеры определения формы распространения и расходов растворов для нескольких вариантов расположения инъекционных и откачных шпуров.

Время одного цикла нагнетания, без учета подготовительных операций, определяется по формуле;

л. V + Мша + Ушп ,

С" = -п--,С ' ( 1 }

где ^-количество нагнетаемого раствора необходимое для насыщения массива,м3; ]/шл, Уат -вместительность соответственно шлангов и инъекционных шпуров,м^.^¿-максимально возможный, из принятых условий нагнетания, темп подачи упрочняющего раствора,м3/с. Расчетное время нагнетания не должно превышать времени гелеобразования применяемой химической композиции.

Такой параметр как глубина инъекционного ипура( является геомеханическим параметром упрочнения. Вопрос о том на какую именно глубину производить упрочнение зоны разрушенных пород в настоящее время не имеет однозначного решения, и выходит за рамки настоящей диссертационной работы.

Зо избегании значительного выхода упрочняющего раствора в полость выработки, глубина герметизации шпура С ¿г) доляна приниматься больие радиуса распространения раствора.

Длина фильтрующей части шпура определяется из выражения:

~ ¿г ■ ( 8 >

В пятой глазе изложены результаты промышленных испытаний способа нагнетания скрепляющих растворов по разработанным технологическим параметрам.

С целью проверки соответствия расчетных и фактических значений коэффициентов увеличения радиуса распространения и расхода скрепляющего растзора, и для подтверидёния теоретических предпосылок повышения эффективности работ по упрочнении массива, были проведены опнтко-промысленнне испытания способа инъекционного упрочнения пород с применением процесса вакуумирования. Испытания проводились на иахте "Донбасс" ПО "Донецкуголь", в горизонтальном конвеерном квершлаге с пласта на пласт . В выработке до пикета ПК 35 работы по упрочнению велись по традиционной технологии, что позволяло производить сравнение результатов нагнетаний в одинаковых условиях.

За счет применения вакуумирования радиус распространения раствора, за одно и то же время нагнетания, увеличился в среднем с 0,75 до 1,50 к. Фактический коэффициент увеличения А« =2,0. Расчетный коэффициент увеличения, при применяемых условиях нагнетания, составлял Kr =1,93. Расхождение расчетного и фактического значений - 3,5%. Расход скрепляющего раствора за один прием увеличился с 90 кг, при обычной схеме нагнетания, до 280 кг при применении вакуумирования.Фактический коэффициент увеличения ^.=3,1; расчетный Расхоядение расчетного и фактического значений

-18,4%.

Для подтверядения теоретических предпосылок повышения качества упрочнения определялся коэффициент заполнения трещин раствором. Объем укрепляемого массива определялся по предложенной в

работе схеме. При производстве нагнетания по обычной технологии коэффициент заполнения, в среднем, составлял =0,45 , при применении процесса вакуунирозания =0,96.

»

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации дано решение актуальной научной задачи, заключающейся в установлении механизма распространения скрепляющих растворов при нагнетании их в зоне разрушенных пород вокруг выработок с применением вакуумирования на основе оценки изменения гидродинамических характеристик фронта фильтрационного потока для обоснования параметров технологии химического упрочнения пород.

Основные научные выводы и практические результаты работы заключаются в следующем:

1.На возможность процесса фильтрации, между заданными участками в массиве разрушенных пород вокруг выработки, оказывает влияние не только анизотропность среды но и удаление фильтрационного потока от контура выработки. Возможность процесса фильтрации , на заданное расстояние, в породах непосредственно примыкающих к выработке снижается за счет того, что фильтрующийся материал (воздух, скрепляющий состав и др.) выходит по пути наименьшего сопротивления в полость выработки. С удалением в глубь массива влияние близости обнажения на процесс направленной фильтрации оказывает меньшее влияние.

2.Лабораторными исследованиями установлена зависимость изменения скорости фронта фильтрационного потока, от применяемых напоров нагнетания и различных значений абсолютного давления всасывания. При применении различных степеней вакуумирования скорость распространения фронта фильтрационного потока увеличивалась в 1,1-7,2 раза, относительно фильтрации в нормальном режиме.

3.Изменение скорости фронта фильтрации при использовании вакуумирования связано не с увеличением создаваемой разностью напоров, а за счет улучшения условий фильтрации, т.е. косвенного увеличения коэффициента фильтрации среды.

4.Установлена расчетная количественная зависимость увеличения радиуса распространения и расхода скрепляющих растворов от значений давления нагнетания и абсолютного давления всасывания.

5.Разработана методика определения технологических парамет-

ров химического упрочнения пород с использованием процесса вакуу-мирования, учитывающая характер режима двиаения скрепляющих растворов в трещиновато-пористой среде вмещающего массива.

S.Применение процесса вакуумирования приводит к направленному изменении формы распространения скрепляющего раствора в фильтрационной среде. Данное обстоятельство открывает широкие возможности для производства химического упрочнения пород по заданным геометрическим параметрам.

7.При апробации способа нагнетания скрепляющих растворов с использованием процесса вакуумирования в кахтных условиях, по обоснованным в работе- технологическим параметрам, удалось значительно повысить качество обработки разрушенных пород. В ходе проверки подтвердились теоретические предпосылки повышения эффективности работ и результаты лабораторных и аналитических исследований.

Основные результаты диссертационной работы излозены в следующих публикациях автора:

!.Худолей О.Г. Результаты апробации способа нагнетания скрепляющего состава с использованием эффекта вакуумирования /V Известия Донецкого горного института.-1995.-N1.-С.58-51.

2,Касьян Н.Н.Дудолей О.Г. 'Исследование влияния вакуумирования на изменение гидродинамических характеристик Фронта фильтрационного потока // ЛонГТУ и совершенствование технологии добычи угля в Донбассе: Тез.докл. 1-й науч.-практ. конференции выпускников горного факультета.-Донецк,1995-,-С.2.

3.Определение критериев подобия при моделировании распространения скрепляищих растворов в горном массиве / Ю.В.Фомин, Н.Н.Касьян, И.С.Костик. О.Г.Худолей // Физика и техника высоких давлений,-1995.-N1.-С.71-73.

Оахтнне испытания нового способа упрочнения горного массива /H.H.Касьян,О.Г.Худолей,В.й.Лысенко // Нголь Украина.-1995.-N2. -С.15-18.

5.Эффект фокусирования напряжений при нагруаении сыпучей среды в замкнутом обьеме / Бондаренко В.В., Касьян H.H., Худолей О.Г.// Известия Донецкого горного института. -1995. -N1. -С.28-30.

ftHOTftlUfl

Худол1й Олег Геннад1йович. Обгрунтування параметр1в техно-лог!i xiMÏ4Horo зм!цнення пор1д навколо виробок при використанн! вакуумування.

Дисертацгя у вигляд1 рукописи на здобуття наукового ступени кандидата техн1чних наук за спец!альн1стш 05.15.02 - " Шдзеына розробка родовищ корисних копалин ".

ДонДТЫ, м.Донецьк, 1996р.

Б дисертацП розроблен cnoci6 та методика визначення ф1ль-трац!йних властивостей зруйнованих пор!д навколо г!рничих виробок. Бстановлено , що вакуумування. у зон! пор!д п!длеглих зм1цниванню, чинить суттсвий вплив на процес росповсвдження скр1плювчих роз-чшиз при х!м1чном зм1цненн1. Обгрунтована методика вибору рац1ональних параметр1в технологи х!м1чного зм1цнення nopifl с застосуванням вакуумування. Зд1йсненна промислова перев!рка cnociôa та доведени дан1 п!дтверджуичи ефективн1сть застосування вакуумування у процес i нагн1тання скр1плюичих розчин1в.

Кличов! слова: виробка, деформац1я, зыщнення, зона зруйнованих nopifl, проникн1сть, ф1"льтрац1я, вакуумування, шпур, нап1р, авидк1сть, скргплюичий розчин.

ANNOTATION

Khudoley O.G. The substantation of processing paramétrés of chemical reinforcement rocks technology in vicinity of workings bu vacuuni pumping.

Dissertation is in order to search the Candidate of Technical Sciences degree on speciality 05.15.02 - " Underground mining of useful mineral deposits ".

The Donetsk State Technical University, Donetsk, 1996.

The process and method of determination of crashed rocks filtration characteristics around workings are designed in the dissertation. It's defined that the vacuum pumping in the zone of rocks are subjected to reinforcement, has essential influence on the process bond of solutions spreading in chemical reinforcement. The method of rational paramétrés selection of chemical reinforcement rocks by vacuum pumping is substantiated.The industrial check of given process has been carried out. There is an evidence of the effective vacuum pumping using in bond solutions injection.