Обоснование и разработка технологии упрочнения цементацией неустойчивой слоистой породной кровли пластовых выработок

• Автор: Угляница, Андрей Владимирович
• Шифр специальности: 05.15.11
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Кемерово
• Количество страниц: 303 с. : ил.

Содержание
Введение
1. Состояние вопроса, цель и задачи исследований
1.1. Тампонаж трещиноватых горных пород при проведении и поддержании горных выработок
1.2. Анализ результатов исследований процесса распространения цементных растворов в трещиноватых горных породах
1.3. Необходимость разработки технологии упрочнения цементацией неустойчивой слоистой породной кровли пластовых выработок
1.3.1. Способы крепления пластовых выработок с неустойчи-
вой слоистой кровлей
1.3.2. Опыт инъекционного упрочнения слоистой породной
кровли пластовых выработок
1.3.3. Технические приемы нагнетания цементных растворов,
учитывающие неоднородность раскрытия трещин по длине скважины
1.3.4. Рекомендации по определению момента образования
вокруг выработки трещиноватости, необходимой для качественной цементации пород
1.3.5. Влияние способа нагнетания нестабильного цементного
раствора на качество цементации трещин в условиях пластовых выработок
1.3.6. Анализ возможности цементации тонких трещин
1.3.7. Особенности формирования изолирующего покрытия на
поверхности пластовых выработок
1.4. Прочностные свойства зацементированных углевмещающих
горных пород
Выводы, цель и задачи исследований

2. Особенности фильтрационных свойств расслоившейся породной кровли пластовых выработок
2.1. Анализ результатов натурных исследований процесса расслоения породной кровли пластовых выработок
2.2. Гидродинамическое сопротивление и проницаемость трещин
в расслоившейся породной кровле пластовых выработок
2.3. Определение смещения породного контура кровли пластовой выработки при образовании в ней заданной трещинной пустотности
Выводы
3. Исследование процесса нагнетания цементных растворов в расслоившуюся кровлю пластовых выработок
3.1. Определение остаточного раскрытия трещин расслоения после нагнетания в них нестабильного цементного раствора способом с постоянным расходом
3.2. Экспериментальные исследования цементации трещин расслоения при нагнетании нестабильных цементных растворов способом с постоянным расходом
3.2.1. Выбор модели и определение ее параметров
3.2.2. Разработка конструкции экспериментального стенда -модели
3.2.3. Методика экспериментальных исследований
3.2.4. Результаты экспериментальных исследований
3.3. Определение остаточного раскрытия трещин расслоения после повторного нагнетания в них нестабильного цемент- . ного раствора
3.4. Определение конечного давления нагнетания, расхода и объема воды для гидравлического расширения тонких трещин в кровле пластовых выработок

3.5. Экспериментальные исследования по цементации тонких трещин с предварительным их гидравлическим расширением
3.5.1. Разработка конструкции экспериментального стенда-модели
3.5.2. Определение параметров трещиноватой упругой среды экспериментального стенда-модели
3.5.3. Определение давления нагнетания воды при гидравлическом расширении трещин
3.5.4. Исследование процесса цементации гидравлически раскрытых тонких трещин
3.6. Определение параметров способа цементации тонких трещин с предварительным их гидравлическим расширением
Выводы
4. Разработка скважинных инъекционных устройств для цементации слоистой кровли пластовых выработок
4.1. Разработка принципиальной конструкции инъектора для снижения давления цементного раствора по длине скважины
в направлении от ее забоя к устью
4.2. Экспериментальные исследования цементации трещин расслоения через инъектор с фильтрационным патроном
на модели скважины
4.2.1. Обоснование метода исследований
4.2.2. Изготовление опытного образца инъектора
4.2.3. Разработка конструкции модели скважины и определение
ее параметров
4.2.4. Методика экспериментальных исследований
4.2.5. Результаты экспериментальных исследований
4.2.6. Экспериментальные исследования на модели скважины с инъектором упрощенной конструкции
4.3. Разработка конструкции инъекционного анкер-репера
Выводы

При неустойчивой кровле ВНИМИ и КузНИУИ рекомендует крепить пластовые выработки металлической арочной или трапецивидной податливой крепями. При этом если конструктивная податливость крепи А больше ожидаемого расчетного смещения пород кровли UKp, то никаких дополнительных мероприятий по усилению крепи не следует предусматривать. Если расчетное смещение пород UKp превышает конструктивную податливость крепи А, то необходимо применять специальные мероприятия по снижению смещений пород кровли в выработку.
При этом смещения слоистой неустойчивой кровли, превышающие конструктивную податливость крепи, происходят в пластовых выработках, эксплуатирующихся в условиях повышенного горного давления, т.е. пройденные в условиях надработки, залегающие под целиками и краевыми частями смежных пластов и на глубинах более 400-500 м [32, 181,182, 195J.
К специальным мероприятиям по снижению смещений пород кровли в выработку согласно “Указаниям...” ВНИМИ относятся анкерование, упрочнение пород кровли смолами, цементными и другими вяжущими растворами [182].
При этом инъекционное упрочнения пород кровли ВНИМИ рекомендует применять как на участках вне зоны, так и взоне влияния очистных работ.
Таким образом, инъекционное упрочнение слоистой неустойчивой породной кровли пластовых выработок является одним из известных способов их поддержания, который рекомендуется к широкому применению "Указаниями...” ВНИМИ, составленными при участии ИГД им. А.А. Скочинского, КНИУИ, КузНИУИ, НИИОГРа, МГИ и других ведущих горнорудных научных центров страны.