Обоснование параметров работы прокалывающей установки с гидроструйной цементацией массива для условий неустойчивых горных пород

• Автор: Гарипов, Марсель Вояфисович
• Шифр специальности: 05.05.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Тула
• Количество страниц: 143 с. : ил.

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Бестраншейные способы прокладки инженерных коммуникаций и сфера их практического использования
1.2. Технология закрепления неустойчивых горных пород методом гидроструйной цементации

1.2.1. Сущность технологии гидроструйной цементации горных пород

1.2.2. Перспективы развития технологии ГСЦ для строительной промышленности

1.3. Оборудование необходимое для осуществления бестраншейной прокладки коммуникаций с использованием технологии гидроструйной цементации горных пород
1.3.1. Оборудование необходимое для создания во до цементной суспензии и осуществление ее подачи под высоким давлением.

1.3.2. Прокалывающие установки для бестраншейной прокладки инженерных коммуникаций

1.4. Технология прокладки трубопроводов методом управляемого прокола с созданием защитной грунтобетонной оболочки
1.5. Цель и задачи исследований
2. МЕТОДИКА И ТЕХНИКА ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1 Факторы и показатели, определяющие и характеризующие процесс гидроструйной цементации горных пород с использованием плоскоструйных насадок
2.2 Общие положения методики
2.3. Стендовая база
2.4. Плоскоструйная насадка высокого давления
2.5. Экспериментальные исследования на стендовой установке
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ, ГИДРАВЛИЧЕСКИХ И РЕЖИМНЫХ ПАРАМЕТРОВ
ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО ОРГАНА ПРОКАЛЫВАЮЩИЙ УСТАНОВКИ НА ПОКАЗАТЕЛИ ПРОЦЕССА ГИДРОСТРУЙНОЙ ЦЕМЕНТАЦИИ ГРУНТОВ

3.1. Влияние угла разлета струи водоцементной суспензии на глубину закрепляемого массива
3.2. Влияние угла разлета струи водоцементной суспензии на площадь закрепляемого горного массива

3.3. Влияние давления водоцементной суспензии на глубину закрепляемого массива
3.4. Влияние диаметра выходного отверстия струеформирующей насадки на глубину закрепляемого массива
3.5. Влияние скорости перемещения прокалывающего става на глубину закрепляемого массива
3.6. Влияние параметров ГСЦ горных пород на скорость приращения объема закрепляемого массива и удельную энергоемкость процесса
4. МЕТОДЫ РАСЧЕТА ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ И ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА ГИДРОСТРУЙНОЙ ЦЕМЕНТАЦИИ ГРУНТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЩЕЛЕВОЙ СТРУЕФОРМИРУЮЩЕЙ НАСАДКИ
4.1. Анализ и обобщение экспериментальных данных, полученных на стендовой установке, и разработка метода расчета эффективности процесса
гидроструйной цементации грунтов
4.2. Расчет параметров прокалывающей установки с использованием технологии гидроструйной цементации грунтов
5. РАЗРАБОТКА ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ПРОКЛАДКИ ТРУБОПРОВОДА С СОЗДАНИЕМ ПОРОДОБЕТОННОЙ ОБОЛОЧКИ
5.1. Разработка конструкции прокалывающей установки
5.2. Разработка элементов прокалывающего става
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. До недавнего времени прокладка инженерных коммуникаций в условиях небольших глубин, при наличии на поверхности земли каких-либо сооружений, проходила при помощи установок, позволяющих реализовать технологию прокладки трубопроводов методом прокола. При этом обеспечивалось сохранение устойчивости и целостности поверхностного слоя горного массива. Однако при ведении таких работ в слабых, неустойчивых горных породах (глина, суглинок, супесь, гравий, песок) была вероятность просадки горного массива, приводящей впоследствии к деформации и разрушению прокладываемой трубы. Вариантом решения данной проблемы явилась прокладка инженерных коммуникаций методом управляемого прокола с одновременным закреплением неустойчивого горного массива при помощи установок с гидроструйной цементацией горных пород. Однако конструкцию таких машин нельзя назвать надежной в связи с тем, что подача раствора к вращающемуся исполнительному органу происходит через гидросъемник, который интенсивно изнашивается и впоследствии выходит из строя. Также использование данной технологии требует дополнительный источник питания для привода двигателя вращателя прокалывающего става, что усложняет конструкцию самой установки.
В связи с этим в данной работе проведено комплексное исследование, направленное на создание конструкции установки для бестраншейной прокладки трубопровода с созданием защитной породобетонной оболочки в слабых, неустойчивых горных породах, которая будет наиболее простой и в то же время эффективной, что и определяет актуальность работы.
Диссертационная работа выполнялась в соответствии с программой развития инновационно-технологического центра Тульского государственного университета, выполняемой с целью реализации Постановления Правительства Российской Федерации от 9 апреля 2010 г. №219 (шифр программы 2010-219-001.073, договор №13.037/31/0023), а так

Данная технологическая схема (рис. 1.13) реализуется следующим образом: на первом этапе работ методом управляемого прокола [24, 36] выполняется прокладка пилотной скважины, на вышедший на дневную поверхность исполнительный орган машины для направленного прокола конический расширитель (риммер) с присоединенной к нему трубой, которая должна быть установлена в насыпи; на втором этапе, обратное вытягивание прокалывающего става осуществляется с одновременным вращением и подачей из специального ГСЦ гидромонитора - расширителя со струеформирующей насадкой высокоскоростных водоцементных струй от автономного насосного оборудования. Причем, скорость вытягивания прокалывающего става, частота его вращения, диаметр установки насадки, и диаметр струеформирующей насадки в гидромониторе задаются, исходя из рекомендаций по закреплению массива грунтов методом ГСЦ.
Таким образом, одновременно в насыпи организуется металлическая труба, расположенная в теле грунтобетонного массива, имеющего заданную форму и регламентированные физико-механические свойства. Данное обстоятельство положительно сказывается при проведении работ в слабых грунтах, исключая возможные просадки насыпи, приводящие к деформированию и разрушению трубопровода.
На сегодняшний день в передовой зарубежной практике 95% объема работ по прокладке и реконструкции подземных инженерных коммуникаций производится бестраншейными методами, что позволяет снизить затраты на проведение ремонта трубопроводов на 10-40% (в зависимости от их диаметра).
Значительное снижение объемов земляных работ, сокращение парка привлекаемой при проведении работ техники, отсутствие необходимости использования значительного количества рабочей силы, высокие темпы прокладки (ремонта) инженерных сетей, все это говорит о высокой эффективности проведения работ бестраншейным способом. [36]