Обоснование и разработка технологии возведения тампонажно-дренажных завес вокруг горных выработок

• Автор: Понасенко, Сергей Леонидович
• Шифр специальности: 25.00.22
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Кемерово
• Количество страниц: 144 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

1.1. Необходимость создания тампонажных завес и дренирования подземных вод

1.2. Анализ способов тампонажа горных пород

1.3. Анализ способов дренирования подземных вод

Выводы. Цель и задачи исследований

2. РАЗРАБОТКА ФИЛЬТРАЦИОННОЙ МОДЕЛИ ТАМПО-НАЖНО - ДРЕНАЖНОЙ ЗАВЕСЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ЕЁ ПАРАМЕТРОВ НА ВЕЛИЧИНУ ВОДОПРИТОКА

2.1. Общие положения

2.2. Разработка фильтрационной модели тампонажно - дренаж

ной завесы
2.3. Определение влияния параметров тампонажно - дренажной завесы на величину водопритока
Выводы
3. ОЦЕНКА ТЕХНИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ ДРЕНАЖНОГО СЛОЯ ТАМПОНАЖНО - ДРЕНАЖНОЙ ЗАВЕСЫ
3.1. Направления повышения эффективности работы дренажного слоя
3.2. Экспериментальные лабораторные исследования гидроразрыва горных пород
3.2.1. Методика экспериментальных исследований
3.2.2. Анализ результатов эксперимента
3.3. Экспериментальные лабораторные исследования фильтрующей способности закрепленных трещин разрыва
3.3.1. Методика экспериментальных исследований
3.3.2. Анализ результатов эксперимента
3.4. Экспериментальные лабораторные исследования водоотде-ления тампонажных растворов в дренирующий слой
3.4.1. Методика экспериментальных исследований
3.4.2. Анализ результатов эксперимента
Выводы
4. РАЗРАБОТКА И ВНЕДРЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ ВОЗВЕДЕНИЯ ТАМПОНАЖНО - ДРЕНАЖНОЙ ЗАВЕСЫ
4.1. Принципиальная технологическая схема возведения тампонажно - дренажной завесы
4.2. Технологическая схема возведения тампонажно - дренажной завесы на шахте «Байдаевская»

4.3. Технологическая схема возведения тампонажно - дренажной завесы на участках выработок дренажной шахты № 6 Бородинского разреза
4.4. Технологическая схема возведения тампонажно - дренажной завесы на дренажной шахте разреза «Березовский -1»
4.5. Результаты внедрения и их технико - экономическая эффективность
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Одной из проблем повышения эффективности добычи угля как открытым, так и подземным способом является снижение обводненности массива горных пород. При открытых работах с целью уменьшения притоков воды в забой, сооружают водопонижающие скважины, возводят барражные проти-вофильтрационные завесы или строят целые дренажные шахты. При сооружении вертикальных выработок при притоках более 8 м3/ч применяют специальные способы, основанные на сооружении тампонажных противо-фильтрационных завес, замораживании пород или также предусматривающие применение водопонижающих скважин. Обводненные породы угольных шахт, как правило, неустойчивые. Поэтому при проведении и поддержании горных выработок в условиях обводненных и неустойчивых горных пород возникает необходимость упрочнения массива горных пород и дренирования высоконапорных подземных вод. Так только в Кузбассе протяжённость участков капитальных горных выработок, поддерживаемых в сложных горно- и гидрогеологических условиях составляет более 100 ООО м.
В последнее время актуальность решения этой проблемы обусловлена также консервацией и закрытием ряда угольных шахт, необходимостью строительства дренажных шахт на угольных разрезах. Консервация и погашение выработанных пространств, как правило, осуществляются путем их затопления, что создает угрозу внезапных прорывов воды в нижележащие действующие горизонты. Анализ показывает на значительные объемы затопленных и обводненных участков выработок.
В целом по России в последние годы длина участков бывших и находящихся в затоплении горных выработок по причинам связанным только с авариями составляет более 23 ООО м.
Комплексное решение проблемы повышения устойчивости массива горных пород вокруг выработок с одновременным обеспечением дренируе-мости подземных вод возможно путем возведения вокруг выработки так на-

Рассмотренные выше средства водопонижения объединяет одна общая конструктивная особенность - вертикальное расположение водоприёмников. При этом ограничиваются водозахватная способность фильтров и величина снижения уровня воды. Этот недостаток в значительной мере компенсируется при использовании водоприёмников горизонтального и наклонного заложения.
Водопропускная способность горизонтальных фильтров зависит от их длины, величина понижения уровня воды - от высотного положения фильтра в водоносном горизонте.
Наиболее эффективным средством этой группы являются горизонтальные дренажные скважины (рис.1,з). В песчаных и гравийно-галечниковых породах горизонтальные скважины могут быть применены как в качестве основных, так и в качестве вспомогательных средств дренажа при горизонтальном или слабонаклонном залегании водоупора.
Также к группе средств дренажа с горизонтальным расположением водоприёмников следует отнести лучевые дренажи (рис.1,и) и горизонтальные иглофильтры (рис.1,к).
Лучевые дренажи представляют собой вертикальный шахтный ствол из которого бурят горизонтальные лучевые скважины. Более простые конструкции с бурением дрен из вертикальной скважины получили название лучевых скважин.
Горизонтальные иглофильтры предназначены для осушения песчаных грунтов и сооружаются с помощью гидропогружения. Однако в условиях затруднённости производства гидропогружения их применение становится невозможным.
В отдельную группу можно выделить дренажные устройства, сооружаемые из подземных горных выработок: забивные фильтры и восстающие скважины (рис.1,л), опережающие горизонтальные и наклонно - восстающие дренажные скважины (рис.1,м), водопонижающие колодцы (рис.1 ,н).