Обоснование параметров электрохимического закрепления неустойчивых грунтов растворами на основе кремнефтористоводородной кислоты при строительстве горных выработок

Рудковский, Дмитрий Игоревич

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Обоснование параметров электрохимического закрепления неустойчивых грунтов растворами на основе кремнефтористоводородной кислоты при строительстве горных выработок
ВАК РФ 25.00.22, Геотехнология(подземная, открытая и строительная)

Автореферат диссертации по теме "Обоснование параметров электрохимического закрепления неустойчивых грунтов растворами на основе кремнефтористоводородной кислоты при строительстве горных выработок"

На правах рукописи

004614110

Рудковский Дмитрий Игоревич

ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ЗАКРЕПЛЕНИЯ НЕУСТОЙЧИВЫХ ГРУНТОВ РАСТВОРАМИ НА ОСНОВЕ КРЕМНЕФТОРИСТОВОДОРОДНОЙ КИСЛОТЫ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК

Специальность: 25.00.22 - "Геотехнология (подземная, открытая и строительная)"

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 5 ноя 7010

Кемерово - 2010

004614115

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Кузбасский государственный технический университет»

Защита состоится 16 декабря 2010 г. в 1300 часов на заседании диссертационного совета Д 212.102.02 в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Кузбасский государственный технический университет» по адресу: 650000, г. Кемерово, ул. Весенняя, 28.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Кузбасский государственный технический университет».

Автореферат разослан «/¿» ноября 2010 г.

Научный руководитель -

доктор технических наук, профессор Простов Сергей Михайлович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Ремезов Анатолий Владимирович; кандидат технических наук Майоров Александр Евгеньевич

Ведущая организация -

открытое акционерное общество «Кузбасский научно-исследовательский институт шахтного строительства))

Ученый секретарь диссертационного совета

Иванов В. В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы.

Ведение горно-строительных работ в песчано-глинистых отложениях в ряде случаев существенно осложнено из-за очень низких прочностных параметров этих пород, особенно во влагонасыщенном состоянии. Глинистые рыхлые отложения весьма распространены в Кузбассе и других регионах, их мощность достигает нескольких десятков метров. Очень серьезные трудности возникают при проходке вертикальных и особенно наклонных стволов, строительстве их устьев, оснований горнотехнических сооружений. Аналогичные описанным выше трудности характерны и дня объектов строительных отраслей: промышленного и гражданского, автомобильного и железнодорожного строительства, метро- и тоннелестроения.

Уникальность глинистых грунтов как объекта воздействия состоит в сочетании низкой прочности и низкой проницаемости. Для управления их свойствами неэффективными являются инъекционные методы, поскольку цементные, химические растворы и смолы не удается закачать в грунтовый массив.

Решение данной проблемы в значительной мере связано с развитием технологии электрохимического закрепления (ЭХЗ) грунтов. Электрообработка обеспечивает улучшение физико-механических свойств грунтов с минимальной проницаемостью. Сочетание действий электрического поля и консолидирующих составов в ряде случаев приводит к преобразованию рыхлой и текучей среды в монолит, прочностные параметры которого непрерывно увеличиваются, при этом массив становится устойчивым к размоканию и набуханию.

Технология двухстадийного ЭХЗ, находящаяся в настоящее время в стадии освоения, включающая сначала насыщение массива вяжущим составом, а затем обработку отверждающим раствором, инициирующим гелеобразование, схватывание смеси и омоноличивание массива, не обеспечивает эффективного управления процессами гелеобразования, поэтому закрепление грунта происходит весьма неравномерно, качество водоизоляции и уровень конечной прочности массива часто остаются недостаточными. Актуальным является развитие концепции одностадийного ЭХЗ, в частности, на основе кремнефтористоводородной рецептуры. Кроме сокращения времени обработки данная технология обеспечивает принципиально более высокое качество закрепления. Вместе с тем, эта технология требует знания закономерностей гелеобразования растворов, формирования зон закрепления и осушения, разработки новых конструкций электродов-инъекторов и технологических схем.

Работа выполнялась при поддержке гранта Губернатора Кемеровской области, в рамках реализации ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы.

Целью диссертационной работы является обоснование параметров технологии электрохимического закрепления неустойчивых грунтов растворами на основе кремнефтористоводородной кислоты при строительстве горных выработок и горнотехнических сооружений, обеспечивающей снижение трудоемкости и повышение эффективности ведения горно-строительных работ.

Основная идея работы заключается в использовании закономерностей ге-леобразования силикатного раствора на основе кремнефтористоводородной рецептуры при формировании несущей способности упрочненной оболочки вокруг выработок для обоснования параметров технологии и разработки технического обеспечения однорастворного ЭХЗ при ведении горно-строительных работ.

Задачи исследования:

- определение физико-химических свойств растворов и закрепленных грунтов при однорастворном ЭХЗ на основе кремнефтористоводородной кислоты;

- разработка алгоритмов расчета несущей способности упрочненной оболочки;

- обоснование параметров технологии и разработка технического обеспечения однорастворного ЭХЗ неустойчивых грунтов при ведении горностроительных работ.

Методы исследований

Выполнен комплекс исследований, включающий анализ и обобщение научно-технической информации в области методов и средств управления свойствами горных пород; обеспечения устойчивости горных выработок и технических сооружений; лабораторные экспериментальные исследования свойств грунтов на образцах и физических моделях; численные компьютерные расчеты физических полей методом конечных элементов; расчет напряженного состояния массива методами механики сплошной среды; обработку результатов экспериментов методами статистики; разработку технических и технологических решений в области геотехнологии на уровне изобретений.

Объекты исследований - массивы влагонасыщеных глинистых грунтов, вмещающие горные выработки или находящиеся в основаниях горнотехнических сооружений, подвергаемые укреплению методом ЭХЗ.

Предмет исследований - технология ЭХЗ влагонасыщеных глинистых грунтов растворами на основе кремнефтористоводородной кислоты.

Научные положения, защищаемые в диссертации:

- время гелеобразования силикатного раствора на основе кремнефтористоводородной кислоты при 25 °С с увеличением плотности кислоты с 1,03 до 1,054 г/см3 и уменьшением плотности силиката натрия с 1,08 до 1,04 г/см3 изменяется в диапазоне от 100 до 0,054 ч, с увеличением температуры раствора до 50 °С оно экспоненциально уменьшается на 10-20 %, а при возрастании плотности тока обработки в диапазоне 0-20 А/и2 - линейно увеличивается на 15-30 %;

- ширина основной зоны электроосмотической фильтрации при одностадийном ЭХЗ составляет 2,5-3,5 от базы установки Ь, а ее длина (0,25-0,35)1, в пределах этой зоны конечная влажность ^уменьшается до 2,1 раза, сцепление С увеличивается до 17,5 раз, содержание фракций грунта 0,1-0,5 мм возрастает на 13-24 %, а фракций 0,05-0,1 мм - на 101-260 %; при группировании электродов относительный объем зоны упрочнения увеличивается на 28,2 %, а интегральные показатели изменения параметров IVи С- соответственно в 1,46 и 1,92 раза;

- толщина несущей породной оболочки 6 комбинированной крепи определяется с учетом конечной прочности закрепленного грунта путем циклического подбора реакции крепи с использованием нелинейных зависимостей между отно-

сительными величинами 5, концентрации напряжений и несущей способности крепи;

- улучшение физико-механических свойств массива грунта при однорас-творном ЭХЗ обеспечивается стабилизацией свойств укрепляющей смеси внутри электрода-инъектора путем механического перемешивания, полным заполнением его корпуса при любом угле установки с помощью электромагнитного клапана на напорной трубе, управляемого датчиком уровня жидкости, а возможность повторного использования электрода-инъектора - снабжением его отделяющейся при извлечении фильтрующей оболочкой.

Научная новизна работы заключается:

- в установлении диапазонов и закономерностей изменения времени геле-образования силикатного раствора на основе кремнефтористоводородной кислоты;

- в установлении диапазонов изменения геометрических параметров упрочненной зоны и физических свойств грунтов при однорастворном ЭХЗ одиночными и сгруппированными электродами-инъекторами;

- в разработке алгоритмов расчета толщины упрочненной оболочки комбинированной крепи в упругом и упруго-пластическом режимах;

- в разработке устройств электродов-инъекторов для однорастворного ЭХЗ, реализующих закономерности гелеобразования раствора и формирования несущей способности упрочненной оболочки.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается:

- использованием стандартных методик и приборов для определения физических свойств укрепляющих растворов и закрепляемых грунтов;

- применением апробированных методов компьютерного моделирования физических полей в зоне ЭХЗ, механики сплошной среды при расчете напряженного состояния упрочненного массива;

- высокими значениями тесноты связи в установленных корреляционных зависимостях (Л = 0,88-0,99), определяющих закономерности гелеобразования растворов.

Личный вклад автора заключается:

- в разработке методики проведения комплексных лабораторных исследований свойств укрепляющих растворов для одностадийного ЭХЗ и закрепляемых грунтов, обработке и анализе их результатов;

- в компьютерном моделировании физических процессов ЭХЗ одно- и многоэлектродными установками;

- в разработке алгоритмов расчета параметров упрочненной оболочки комбинированной крепи;

- в разработке методики расчета технологических параметров однорастворного ЭХЗ и устройств электродов-инъекторов для его реализации.

Научное значение работы состоит в установлении закономерностей гелеобразования силикатных растворов на основе кремнефтористоводородной кислоты, формирования упрочненной оболочки вокруг выработки методом однорастворного ЭХЗ, обосновании технических и технологических решений, реализующих эти закономерности.

Отличие от ранее выполненных работ состоит в том, что впервые обоснованы и разработаны технические решения технологии однорастворного ЭХЗ на основе кремнефтористоводородной рецептуры.

Практическая ценность работы заключается:

- в разработке технологических схем укрепления влагонасыщенных неустойчивых грунтов методом однорастворного ЭХЗ при строительстве вертикальных, наклонных стволов и подземных выработок, методик расчета основных технологических параметров и выбора технического обеспечения;

- в разработке электродов-инъекторов, обеспечивающих улучшение физико-механических свойств грунтов и повышение их эксплуатационных характеристик.

Реализация работы

Результаты работы вошли основной составной частью в «Методические указания по технологии и контролю процессов одностадийного электрохимического закрепления влагонасыщенных глинистых грунтов при ведении горностроительных работ. - Кемерово, 2010. - 59 с», подготовленные совместно с ОАО «Кузниишахтострой», согласованные с ОАО «Кузбассгипрошахт» и принятые ими к исполнению при проектировании горно-строительных работ.

Методические указания по определению гранулометрического состава глинистых грунтов использованы при создании учебно-лабораторного комплекса ГУ КузГТУ, а результаты исследований - при изучении дисциплины «Методы и средства геоконтроля» студентами специальности 130401.

Апробация работы

Основные положения диссертационной работы рассматривались на «Неделе горняка» (Москва, 2007, 2008 г.), VII Международной научно-практической конференции «Безопасность жизнедеятельности предприятий в промышленно развитых регионах» (Кемерово, 2008 г.), Международной научно-практической конференции «Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов» (Новокузнецк, 2008 г.), II Международной научно-практической конференции «Инновации - основа комплексного развития отрасли в регионах России и странах СНГ» (Прокопьевск, 2009), I Международной научно-практической конференции «Проблемы строительного производства и управления недвижимостью» (Кемерово, 2010), VI Российско-китайском симпозиуме «Строительство и эксплуатация угольных шахт и городских подземных сооружений» (Кемерово, 2010), XII международной научно-практической конференции «Энергетическая безопасность России: новые подходы к развитию угольной промышленности», в рамках «Кузбасского международного угольного форума-2010» (Кемерово, 2010).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 научных работ, из них 2 - в изданиях, рекомендованных ВАК, в том числе получено 3 патента на полезные модели.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, изложена на 133 страницах машинописного текста, содержит 40 рисунков, 10 таблиц, список литературных источников из 114 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе приведен анализ современного состояния проблемы управления свойствами неустойчивых глинистых горных пород при строительстве шахт и технических сооружений.

При проходке горных выработок, строительстве метро, тоннелей в обводненных песчано-глинистых отложениях имеют место вывалы, сопровождающиеся нарушением крепи, образованием закрепных пустот, прорывами воды. При строительстве и эксплуатации технических сооружений на слабых грунтовых основаниях происходят оседания, следствием которых являются деформации, разрушения фундаментов и конструктивных элементов.

Управление свойствами неустойчивых естественных и техногенных грунтовых массивов обеспечивается методами понижения подземных вод, уплотнением и механическим внедрением в грунт несущих элементов, замораживанием, инъекцией закрепляющих составов, а также комплексом физико-химических методов, основанных на частичном преобразовании горной породы в твердое неорганическое соединение с повышенной прочностью и влагостойкостью.

Наибольший вклад в развитие теоретических основ, разработку технических и технологических решений инъекционного физико-химического упрочнения и тампонажа горных пород внесли И. Т. Айтматов, И. В. Багслашов, Ю. В. Бурков, И. И. Вахрамеев, Е. Б. Дружко, Е. Г. Дуда, Л. М. Ерофеев, Ю. 3. Заславский, Е. П. Калмыков, А. Камбефор, Б. А. Картозия, Э. Я. Кипко, Г. Й. Комаров, Б. А. Корецкий, В. А. Лагунов, Г. Г. Литвинский, Ю. Н. Лушникова, А. Е. Майоров, А. П. Максимов, Г. И. Маньковский, В. И. Митраков, Б. Д. Половов, Ю. А. Полозов, А. В. Ремезов, Е. Б. Росстальной, Ю. Н. Спичак, П. С. Сыркин, Н. Г. Трупак, А. В. Угляница, В. А. Хямяляйнен, М. Н. Шуплик и другие исследователи.

Область применения инъекционных методов ограничивается породами с коэффициентом фильтрации > 0,2 м/сут. Управление свойствами малопроницаемых глинистых грунтов возможно только путем замораживания или электрохимического закрепления (ЭХЗ). ЭХЗ представляет собой комплекс электрокинетических, химических, термических процессов, основными стадиями которых являются следующие: электроосмотическое насыщение массива укрепляющим химическим раствором и одновременное удаление из пор естественной влаги при наложении внешнего электрического поля; образование новых химических соединений за счет взаимодействия активного электролита с минералами грунта и растворения металла электрода; преобразование агрегатного состояния обработанного массива (газ-жидкость-гель-твердое соединение) на основе связывания поровой влаги и увеличения сцепления между частицами породы с образованием монолитного агрегата.

Рациональной областью применения ЭХЗ являются малопроницаемые грунты с коэффициентом фильтрации < 10'7 м/с при этом коэффициент электроосмотической активности изменяется от к = 25 м/В для суглинков до к= 1000 м/В и более для глин и глинистых илов.

Теория электроосмоса в грунтах, в связи с проблемой осушения, развита в работах А. Беллуиджи, Е. Гавричека, Б. П. Горбунова, Г. Н. Жинкина, Л. Каза-гранде, Л. И. Курденкова, Г. М. Ломизе, А. В. Нетушила, Б. Ф. Рельтова и др.

Практической реализации методов электроосмотического осушения и электрохимического укрепления влагонасыщеных неустойчивых грунтов при строительстве подземных и наземных сооружений способствовали исследования А. А. Акимова, В. М. Алексеева, Ю. Н. Бабеца, Е. Т. Базина, И. В. Бойко, Ю. С. Большакова, В. И. Бондаренко, Ю. В. Буркова, В, К. Быстрова, Г. Б. Вайсфельда, Ю. Ф. Глазкова, Б. П. Горбунова, И. И. Демчука, Л. Г. Джанини, П. Н. Должикова, Л. А. Евдокимова, П. Д. Ирха, Л. Казагранде, А. Э. Кипко, Э. Я. Кипко, В. Ф. Колгано-ва, А. С. Коржуева, И. П. Котова, Н. Е. Лаптева, А. С. Мачулина, Н. В. Микло-шевского, А. Я. Мотузова, А. Г. Николаева, П. Г. Пешкова, С. М. Плешакова, Ю. А. Полозова, Л. П. Понасенко, И. В. Попова, С. М. Простова, А. Т. Соколовского, Ю. Н. Спичака, Е. В. Степанова, С. В. Тордуа, М. Ю. Трушинского, Б. С. Федорова, В. В. Чепелева, Г. И. Чохонелидзе и др.

В настоящее время в шахтостроительных организациях и строительных фирмах в стадии освоения находится технология двухрастворного (двухстадийно-го) ЭХЗ, включающая сначала насыщение массива вяжущим, раствором силиката натрия (первая стадия), а затем обработку отверждающим раствором хлористого кальция (вторая стадия), обеспечивающим гелеобразование, схватывание раствора и омоноличивание массива. Двухрастворная технология ЭХЗ не обеспечивает эффективного управления процессами гелеобразования, поэтому закрепление грунта происходит весьма неравномерно, качество водоизоляции и уровень конечной прочности массива часто остаются недостаточными. Это является одной из основных причин, сдерживающих массовое применение ЭХЗ в геотехнологии. Весьма перспективной является концепция одностадийного (однорастворного) ЭХЗ на основе кремнефтористоводородной рецептуры. Кроме сокращения времени обработки данная технология обеспечивает принципиально более высокое качество закрепления. Вместе с тем, эта технология недостаточно изучена, в частности, не установлены закономерности гелеобразования раствора, формирования зон закрепления и осушения, не разработаны эффективные конструкции электро-дов-инъекторов и технологические схемы ведения горно-строительных работ.

В результате критического анализа современного состояния проблемы, сформулированы цель и задачи исследований, приведенные в общей характеристике работы.

Вторая глава посвящена изучению свойств закрепляющих растворов и закрепленных грунтов при одностадийном ЭХЗ. В ней изложены результаты лабораторных исследований, компьютерного й физического моделирования.

Основными физическими характеристиками закрепляющего раствора, определяющими радиус его проникновения при одностадийном ЭХЗ, конечную прочность и водонепроницаемость грунта, являются время гелеобразования и структурная вязкость. Комплекс физических свойств однорастворного состава был исследован в лабораторных условиях.

Время гелеобразования Т силикатного раствора на основе кремнефтористоводородной кислоты экспоненциально зависит от соотношения объемов кислоты

и «жидкого стекла», в диапазоне VK /VQ =0,09-0,12, при увеличении плотности

кислоты с 1,03 до 1,054 г/см3 и уменьшении плотности базового силикатного раствора с 1,08 до 1,04 г/см3 величина Г уменьшается в диапазоне 100-0,054 ч. С увеличением температуры раствора в диапазоне t° - 25-50 °С время гелеобразования Т экспоненциально уменьшается на 10-20 %, а при увеличении плотности тока обработки в диапазоне j = 0-20 А/м2 - линейно увеличивается на 15-30 %. Уравнения статистических зависимостей имеют следующий вид:

V. /41 (1)

(2)

V"o.

1 = ехр[-К2(,°-/")];

•»Л

T = T0+KJ, (3)

где Г0, Кх, К2, Ki - постоянные;

— I - начальное объемное отношение; - начальная температура, град.

В уравнениях (1) - (3) корреляционное отношение изменялось в диапазоне Л = 0,88-0,99.

Структурная вязкость раствора цстр в процессе гелеобразования увеличивается по закону, близкому к линейному, а при приближении к моменту образования геля, при |астр>10 мПа-с вязкость раствора лавинообразно увеличивается, что

обуславливает необходимость стабилизации свойств раствора и применения полупроницаемой оболочки на контакте электрода с грунтом.

Промежуточные и конечные характеристики грунта при одностадийном ЭХЗ определяются сочетанием различных факторов (рис. 1).

Проведено компьютерное моделирование физических процессов при электрохимической обработке массива для трех схем расположения электродов: одиночных трубчатых, плоских и сблокированных трубчатых, отличающихся площадью 5 рабочей поверхности.

При стационарном электроосмотическом движении раствора суммарный объем перемещающейся жидкости можно определить из выражения

нв нв

а = ¡¡У(ху)&ф = ЦкзЕ(х;у)<Ыу. (4)

0 0 0 0

где Н, В- глубина и ширина зоны обработки, м; коэффициент электроосмоса, м2/(В-с); V - эффективная скорость электроосмотической фильтрации, м/с; Е - напряженность электрического поля, В/м; х,у- координаты в горизонтальной плоскости, м; г - вертикальная координата, м.

Рис. 1. Факторы, влияющие на конечные эксплуатационные характеристики

грунта при одностадийном ЭХЗ: 1 - физико-химические параметры закрепляющего раствора; 2 -режим обработки; 3 - промежуточные параметры зоны обработки; 4 - конечные эксплуатационные характеристики грунта

Реализация уравнения (4) методом конечных элементов позволила по изменению электрического поля Е оценить интенсивность гидродинамических процессов в межэлектродном пространстве на начальной стадии обработки (насыщение массива укрепляющей жидкостью) в предположении, что физические свойства среды остаются постоянными {k, = const). Характерные графики изменения относительной скорости фильтрации V/k, для сблокированных трубчатых электродов приведены на рис. 2.

По результатам компьютерного моделирования установлено, что ширина основной зоны электроосмотической фильтрации раствора составляет (2,5-3,5) от базы L установки (расстояния между разноименными электродами-инъекторами). Размеры зон активного насыщения раствором и осушения, прилегающие к электродам, составляют (0,25-0,35)L.

Для плоских электродов-инъекторов с увеличением их ширины в диапазоне (1-3)1 объем Q зоны элекгроосмотической фильтрации линейно возрастает, а удельный расход на единицу площади рабочей поверхности Q/S экспоненциально снижается. При группировании N трубчатых электродов с диаметром d и расстоянии в ряду а величина Q линейно зависит от N, d, a/d, а Q/S пропорциональна a/d и экспоненциально убывает с увеличением А''и d.

Основными задачами физического моделирования являлись: изучение геометрических параметров зон ЭХЗ; установление динамики и взаимосвязей физических параметров укрепляемого массива; исследование влияния геометрии электродов на конечные результаты ЭХЗ. Модель представляла собой участок ЭХЗ с реальными геометрическими параметрами установки в горизонтальном сечении и физическими параметрами, соответствующими натуре. Исследовались три схемы, отличающиеся суммарной площадью рабочей поверхности электродов: одиночные трубчатые электроды-инъекторы (I); плоские (II); сблокированные трубчатые (N= 3) (III). Продолжительность обработки соответствовала времени гелеобразо-вания раствора и составила 72 ч. Локальное изменение электрофизических свойств массива контролировалось 4-электродными микродатчиками.

При моделировании использовались коэффициенты подобия, обоснованные в работах Г. М. Ломизе, А. В. Нетушила, электродинамический иг; и гидродинамический mg:

_ PmemhKK* memhPk^

m'~ n kk ' mQ~ 0k '

Рм'ЧЛэм Рм*ф

где /71/, тв - коэффициенты масштаба тока и расхода; те, т/, - коэффициенты масштаба, геометрический и пьезометрического напора; р, рм - удельное электросопротивление (УЭС) натуры и модели, Ом-м; к3, кш — коэффициенты электроосмоса натуры и модели, м2/(В-с); /сфм - коэффициенты фильтрации натуры и модели, м/с.

Графики изменения влажности № обводненного глинистого грунта, сцепления С и его гранулометрического состава для схемы III приведены на рис. 3.

а С, кПа 6

40- .....

30 \\__ "г

20' з'

10-

О .3

30 /, сутю

30 сут

Рис. 3. Графики изменения во времени г влажности IV (а), сцепления С (б) и гранулометрического состава грунта (в) в процессе обработки и твердения:

1 - прикатодная зона; 2-средняя зона; 3-прианодная зона; 4-исходный грунт; 5-е процессе твердения (I = 15 су т.) в прианодной зоне; 6~t = ЗОсут.

<0,005 0,005- 0,010,01 0,05

0,25- 0,50,5 2

По результатам моделирования установлено, что при однорастворном ЭХЗ через 30 сут. после обработки в активной прианодной зоне конечная влажность грунта Ж снижается с 54-50 % до 32-24 % (до 2,1 раз), сцепление С - увеличивается с 3-6 до 30-80 кПа (до 17,5 раз), содержание фракций 0,1-0,5 мм увеличивается на 13-24 %, а фракций 0,05-0,01 мм - на 101-260 %.

Пространственно-временные изменения параметров IV и С на различных стадиях формирования свойств массива нелинейно взаимосвязаны с относительными изменениями УЭС в диапазоне р / р0 = 0,3-2,7, что обеспечивает электрофизический контроль процессов ЭХЗ.

По окончании лабораторного эксперимента были визуально определены размеры и форма зоны укрепления, прилегающей к аноду, а для комплексной оценки эффективности применяемых схем ЭХЗ - интегральные показатели:

'--ск^- (5)

'о" =

(?0К0 п Ы\ т01 У0

где Щ, С0, р0 - начальные значения IV, С, р грунта; У0 - исходный объем грунта, м3; IV, С, р- конечные значения параметров в пределах активной зоны; V-объем, м3; г - координата по оси установки, м; Ь - база установки, м; ги, Я - радиусы инъектора и зоны обработки, м; С?к, - коэффициенты увеличения содержания фракций грунта после окончания твердения и до обработки; п - количество увеличенных по размеру фракций; - масса г'-й фракции после твердения, кг; тй, -исходная масса г'-й фракций, кг.

Результаты расчетов приведены в табл. 1

Таблица 1

Геометрические и интегральные показатели результатов ЭХЗ

Схема укрепления Объем укрепленного грунта К, СМ3 Объем грунта Г0, см3 Интегральные показатели Площадь рабочей поверхности электрода Я, см2

К 1с ¡с 'р

I 2484,9 17414,0 1,724 6,773 1,728 2,343 157,08

II 18212,5 63450,0 2,083 20,000 1,543 2,771 1175

III 13526,4 47970,9 2,525 12,950 1,875 1,967 471,24

Наибольший объем укрепленного грунта обеспечивается при применении плоского электрода-инъектора (28,7 % от обрабатываемого объема) и сгруппированных = 3) трубчатых электродов (28,2 %). При этом интегральные показатели параметров Ж и С укрепленной зоны выше, чем при одиночных трубчатых электродах (соответственно в 1,21,2,95 и 1,46,1,92 раза).

Результаты, изложенные во второй главе, позволили сформулировать первое и второе научные положения.

В третьей главе приводятся разработанные алгоритмы расчета несущей способности упрочненной оболочки.

Анализ методических подходов к расчету комбинированной системы «капитальная крепь - оболочка из закрепленных пород», изложенных в работах Г. Н. Жинкина, П. Н. Должикова, И. В. Баклашова, Б. А. Картозии, Н. С. Булычева, М. Н. Гелескула и др., позволил сделать вывод о том, что в зависимости от соотношения концентрации напряжений на контуре выработки и прочности за-

крепленного фунта расчет ширины упрочненной оболочки целесообразно вести в упругом или упруго-пластическом режиме. Исходными данными для расчета являются прочностные и деформационные свойства закрепленного грунта, определяемые путем прямых инженерно-геологических изысканий при пробном ЭХЗ или на основе косвенного геофизического прогноза с помощью предварительно установленных тарировочных зависимостей.

Определение толщины закрепленной оболочки комбинированной крепи в упругом режиме целесообразно вести по критерию прочности в локальной зоне конструкции

тах<Ое2Л =_2Сс08ф_

е к2кз (1 — Бшср) к2к3' (6)

где сг™х - расчетное напряжение в опасной точке породной оболочки от сочетаний внешнего давления и реакции крепи, Па; сок - прочность породы оболочки, определяемая расчетным способом, Па; ср - угол внутреннего трения породы оболочки, град; С - сцепление породы оболочки, Па; к\, к2, к3 - нормативные коэффициенты надежности (£^1; кг = 1,1-1,5; ¿з = 1,2-1,3).

Алгоритм расчета включает установленную нелинейную зависимость относительной толщины оболочки Ыа от концентрации напряжений стЦ™1 и коэффициента бокового давления X, а также циклический подбор реакции крепи <?к (рис. 4).

Определение толщины закрепленной оболочки комбинированной крепи в упруго-пластическом режиме целесообразно вести по критерию Мора с переносом линейного паспорта прочности закрепленного грунта в точку, соответствующую остаточному сцеплению Сост, при этом алгоритм расчета включает установленную нелинейную зависимость между относительными значениями несущей способности крепи и толщины оболочки (рис. 5)

(7)

ч^м+в

где д - нагрузка, Па; Ь, а- соответственно радиус зоны укрепления и приведенный радиус выработки, м;Ь-а = 5;А,В- постоянные паспорта прочности

л= 2дшф С££ф

1-5Шф' 1-8тф Результаты, изложенные в третьей главе, позволили сформулировать третье научное положение.

Рис. 4. Алгоритм (а) и номограмма (б) для расчета толщины д породной оболочки

в упругом режиме:

у -удельный вес породы, Н/м3; Н— глубина, м; X — коэффициент бокового давления; дк-реакция крепи, Па; а - относительная прочность материала оболочки; ск - поправка а от давления крепи, Па; С - сцепление, Па; <р -угол внутреннего трения, град.; асж - прочность при сжатии, Па; а - внутренний радиус

оболочки, м

Рис. 5. Паспорт прочности закрепленного грунта (а), зависимость несущей способности крепи от относительной толщины закрепленной оболочки (б), алгоритм расчета комбинированной крепи (в): 1 - ф = 5°;2- ф = 10°;3- ф = 15°;4- (р = 20°;5- (р = 25°;6 - (¡> = 30°

Четвертая глава посвящена обоснованию параметров технологии и разработке технического обеспечения однорастворного ЭХЗ неустойчивых грунтов при ведении горно-строительных работ.

Основными технологическими параметрами однорастворного ЭХЗ являются: толщина оболочки из закрепленных пород, взаимосвязанная с радиусом распространения закрепляющего раствора; плотность тока; напряжение и мощность источника питания; плотность и концентрация компонентов закрепляющего раствора; продолжительность электрообработки грунта.

Разработаны алгоритм и методика проектирования параметров однорастворного ЭХЗ (рис. б).

Рис. 6. Алгоритм проектирования ЭХЗ

Предельные параметры силовой электроустановки определяются УЭС грунтов, диаметром, глубиной установки электродов-инъекторов, их числом в группах и схемой соединения. Остальные режимные параметры технологии ЭХЗ устанавливаются на основе выявленных закономерностей и уточняются путем электрофизического мониторинга пространственно-временных изменений физического

состояния и свойств массива на всех стадиях обработки при пробном закреплении. Контроль качества ЭХЗ производится лабораторным испытанием проб закрепленного грунта, гидро - или газодинамическим опробованием массива грунта через контрольные скважины и по остаточному водопротоку в выработку.

Укрепление неустойчивых грунтов методом однорастворного ЭХЗ при строительстве устьевых участков вертикальных стволов обеспечивается через вертикальные электроды-инъекторы, расположенные по концентрическим окружностям (рис. 7), устьевых участков наклонных стволов - через вертикальные электроды-инъекторы, расположенные в несколько рядов вдоль контура и по кровле выработки. Укрепление при проходке заглубленных участков наклонных стволов и подземных выработок обеспечивается через наклонные электроды-инъекторы, внедряемые в грунт из местных уширений выработок шириной 1,5 -

тельные провода; 5 - гибкий подающий шланг; б-гибкий водоотводящий шланг; 7 - водоотводящий коллектор; 8 - распределительный коллектор; 9 - подающий насос; 10 - откачивающий насос; 11 - смесительный бак; 12 - накопительный бак; 13 - токоподводящие провода; 14 -электросиловаяустановка; 15 -защитный навес; 16 - ограждение; 17-ворота; 18 -осветительный прожектор;

19 — закрепленный грунт; 20 — обводненный грунт

Повышение качества однорастворного ЭХЗ, повторное использование металлической основы обеспечивается устройством электрода-инъектора со съемной фильтрующей оболочкой цилиндрической формы, прижимаемой к корпусу с помощью специального уступа и хомута, а стабилизация свойств закрепляющего раствора - принудительным механическим смешиванием компонентов внутри

корпуса инъектора радиально расположенными лопастями. Улучшение физико-механических свойств массива грунта обеспечивается путем полного заполнения корпуса электрода раствором при любом угле его установки за счет дополнительного электромагнитного клапана на напорной трубе, управляемого датчиком уровня жидкости (рис. 8).

Рис. 8. Электрод-шъектор для восстающих скважин 1 —корпус; 2 - напорная труба; 3 - дренажная труба; 4 - патрубок; 5, 6 -вентили; 7 - электромагнитный клапан; 8- клемма; 9 -гиланг; 10 - насос; 11 -поплавок; 12 -геркон; 13, 14 -нижний и верхний упоры; 15 -закреп-15 ляющийраствор; 16, 17 -постоянные магниты; 18 -грунтовый массив

Разработанные конструкции электродов-инъекторов для однорастворного ЭХЗ защищены патентами на полезные модели.

На основе признаков разработанных технических решений сформулировано четвертое научное положение.

Применение разработанных технологических и технических решений обеспечивает улучшение физико-механических свойств массива на 30-50 %, снижение материальных затрат на 10-20 %, повышение технологической и экологической безопасности работ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация является научно-квалификационной работой, в которой на основе установленных закономерностей изменения свойств укрепляющих растворов и закрепленных грунтов, физических принципов и алгоритмов расчета несущей способности упрочненной оболочки разработаны технологические решения по обоснованию схем, режимных параметров, предельных характеристик электросиловых установок электрохимического закрепления неустойчивых грунтов при строительстве горных выработок и технические решения по устройству электро-дов-инъекторов для его осуществления, обеспечивающие улучшение физико-механических свойств массива, повышение технологической и экологической безопасности работ, что имеет существенное значение для горнодобывающей отрасли.

Основные результаты, выводы и рекомендации сводятся к следующему.

1. При проходке горных выработок, строительстве метро, тоннелей в обводненных песчано-глинистых отложениях имеют место нарушения технологического режима (вывалы, нарушения крепи, прорывы воды), при эксплуатации горнотехнических сооружений на слабых грунтовых основаниях происходят существенные осадки фундаментов. Для управления свойствами влагонасыщенных глинистых пород с коэффициентом фильтрации менее 10"7 м/с в стадии освоения находится технология двухстадийного (двухрастворного) электрохимического закрепления (ЭХЗ) последовательно двумя растворами. Данная технология не обеспечивает эффективного управления процессами гелеобразования, поэтому закрепление грунта происходит неравномерно, при этом уровень водоизоляции выработки и конечная прочность массива остаются недостаточными. Перспективно развитие концепции одностадийного (однорастворного) ЭХЗ, в частности, на основе кремнефтористоводородной рецептуры.

2. Основными физико-химическими свойствами закрепляющего раствора при одностадийном ЭХЗ, определяющими качество укрепления, являются время гелеобразования Т и структурная вязкость (¿пр. Время гелеобразования силикатного раствора на основе кремнефтористоводородной кислоты при 25 °С с увеличением плотности кислоты с 1,03 до 1,054 г/см3и уменьшением плотности силиката натрия с 1,08 до 1,04 г/см3 изменяется в диапазоне от 100 до 0,054 ч. С увеличением температуры раствора в диапазоне 25-50 °С величина Т экспоненциально уменьшается на 10-20 %, а при возрастании тока обработки в диапазоне ] = 020 А/м2 линейно увеличивается на 15-30 %. Величина |1стр линейно возрастает, а при приближении к моменту образования геля при ^ > 10 мПа - лавинообразно увеличивается.

3. При одностадийном ЭХЗ одиночными трубчатыми электродами ширина основной зоны электроосмотической фильтрации составляет 2,5-3,5 от базы установки I, а ее длина (0,25-0,35)1. В основной зоне электрообработки конечная влажность ^уменьшается до 2,1 раза, сцепление С увеличивается до 17,5 раз, содержание фракций грунта 0,1-0,5 мм увеличивается на 13-24%, а фракций 0,050,1 мм - на 101-260%. При группировании электродов (Аг=3) относительный объем зоны упрочнения увеличивается на 28,2%, а интегральные показатели изменения параметров РГи С - соответственно в 1,46 и 1,92 раза.

4. Толщина несущей породной оболочки 8 комбинированной крепи определяется с учетом конечной прочности закрепленного грунта путем циклического подбора реакции крепи с использованием нелинейных зависимостей между относительными величинами б, концентрации напряжений и несущей способности крепи.

5. Основными технологическими параметрами однорастворного ЭХЗ являются толщина оболочки из закрепленных грунтов, плотность тока и продолжительность обработки, предельные параметры электросиловой установки, плотность и концентрация компонентов закрепляющего раствора. Определение этих параметров следует проводить по разработанным алгоритмам с непрерывным электрофизическим мониторингом пространственно-временных изменений физического состояния и свойств массива на всех стадиях обработки.

6. Укрепление неустойчивых влагонасыщенных грунтов методом однорастворного ЭХЗ обеспечивается при проходке устьевых частей стволов с земной поверхности через вертикальные электроды-инъекторы, расположенные за контуром вертикальных стволов по концентрическим окружностям, а для наклонных стволов - линейно за контуром и по кровле выработки. При проходке углубленных участков стволов и подземных выработок укрепление обеспечивается через наклонные электроды-инъекторы, внедряемые в грунт из местных уширений выработок шириной 1,5-2 м.

Улучшение физико-механических свойств массива при однорастворном ЭХЗ на 30-50 % обеспечивается стабилизацией свойств укрепляющей смеси внутри электрода-инъектора путем принудительного механического перемешивания, полным заполнением корпуса электрода раствором при любом угле его установки с помощью дополнительного клапана на напорной трубе, управляемого датчиком уровня жидкости, а повышение технико-экономических показателей на 10-20 % -возможностью повторного использования электродов-инъекторов с отделяющейся при извлечении фильтрующей оболочкой.

Основное содержание диссертации опубликовано

в изданиях, рекомендованных ВАК России:

1. Рудковский, Д. И. Исследование процессов гелеобразования силикатных растворов для одностадийного электрохимического закрепления / Д. И. Рудковский, С. М. Простов, А. В. Покатилов // ГИАБ. - М. : МПГУ. - 2009. - Вып. 7. -С. 230-234.

2. Рудковский, Д. И. Закономерности изменения физических свойств грунта при однорастворном электрохимическом закреплении / Д. И. Рудковский, С. М. Простов // ГИАБ. - М.: МГГУ. - 2010. - Вып. 7. - С. 211-219.

в прочих изданиях:

3. Глазков, Ю. Ф. Физические предпосылки расчета параметров крепи выработок при электрохимическом закреплении глинистых наносов / Ю. Ф. Глазков, С. М. Простов, Д. И. Рудковский // Вестн. КузГТУ. - 2007. - Вып. 5. - С. 44-48.

4. Глазков, Ю. Ф. Обоснование параметров комбинированной крепи в упруго-пластичном режиме / Ю. Ф. Глазков, С. М. Простое, Д. И. Рудковский // Вестн. КузГТУ. - 2007. - Вып. 6. - С. 4-10.

5. Глазков, Ю. Ф. Обоснование параметров закрепленной породной оболочки вокруг выработок в упругом режиме / Ю. Ф. Глазков, С. М. Простов, Д. И. Рудковский // Вестн. КузГТУ. - 2007. - Вып. 6. - С. 10-15.

6. Покатилов, А. В. Контролируемое электрохимическое закрепление влагона-сьпценных глинистых горных пород / А. В. Покатилов, С. М. Простов, Д. И. Рудковский // Безопасность жизнедеятельности предприятий в промышленно развитых регионах: Материалы VII Междунар. науч.-практ. конф. (Том 1) Кемерово, 15-16 нояб. 2007 г. / отв. ред. Ю. А. Антонов; Кузбасс, гос. техн. ун-т. -Кемерово. - 2007. - С. 110-113.

7. Рудковский, Д. И. Исследование факторов, влияющих на процессы гелеоб-разования растворов для одностадийного ЭХЗ / Д. И. Рудковский, С. М. Простов, А. В. Покатилов // Вестн. КузГТУ. - 2008. - Вып. 5. - С. 18-22.

8. Рудковский, Д. И. Физические свойства силикатных растворов для одностадийного электрохимического закрепления / Д. И. Рудковский, С. М. Простов,

A. В. Покатилов // Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов: сб. науч. статей : Сиб. гос. индустр. ун-т ; под общей ред.

B. Н. Фрянова. -Новокузнецк. - 2008. - С 187-190.

9. Рудковский, Д. И. Компьютерное моделирование физических процессов при обработке массива многоэлектродными установками ЭХЗ / Д. И. Рудковский,

C. М. Простов // Вестн. КузГТУ. - 2009. - Вып. 4. - С. 8-12.

10. Покатилов, А. В. Применение геофизических методов контроля однорас-творного электрохимического закрепления при строительстве и реконструкции зданий и сооружений / А. В. Покатилов, С. М. Простов, Д. И. Рудковский // Проблемы строительного производства и управления недвижимостью: Материалы I Междунар. науч. - практ. конф. Кемерово, 15, 16 февраля 2010 г. / Куз. гос. техн. ун-т.-Кемерово.-2010.-С. 108-112.

11. Рудковский, Д. И. Технологические решения по электрохимическому закреплению грунтов при проходке горных выработок / Д. И. Рудковский, С. М. Простов // Вестник РАЕН (ЗСО). - Томск : изд-во Том. ун-та. - 2010. -№ 12.-С. 41-47.

12. Рудковский, Д. И. Совершенствование технологии однорастворного электрохимического закрепления неустойчивых грунтов при строительстве горных выработок / Д. И. Рудковский, С. М. Простов // Строительство и эксплуатация шахт и городских подземных сооружений : материалы VI Российско-китайского симпозиума. - Кемерово. - 2010. - С. 69-79.

13. Патент на полезную модель № 94989, МПК Е 02D 3/00. Электрод - инъек-тор / Д. И. Рудковский, С. М. Простов, А. А. Смирнова, А. В. Покатилов. -№ 201010100242/22; Заявл. 11.01.2010; Опубл. 10.06.2010.

14. Патент на полезную модель № 94242, МПК Е 02D 3/12. Электрод - инъек-тор / Д. И. Рудковский, С. М. Простов, О. В. Серова. -№ 2009147751/22; Заявл. 22.12.2009; Опубл. 20.05.2010.

15. Патент на полезную модель № 97138, МПК Е 02D 3/11. Электрод - инъек-тор / Д. И. Рудковский, С. М. Простов. - № 2010116458/03; Заявл. 26.04.2010; Опубл. 27.08.2010.

Подписано в печать 08.11.2010 г. Формат 60x84/16. Бумага офсетная. Отпечатано на ризографе. Печ. л. 1.0. Тираж 120 экз. Заказ 909 ГУ КузГТУ, 650000, Кемерово, ул. Весенняя, 28. Типография ГУ КузГТУ, 650099, Кемерово, ул. Д. Бедного, 4 а.

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Рудковский, Дмитрий Игоревич

ВВЕДЕНИЕ

1. ПРОБЛЕМА УПРАВЛЕНИЯ СВОЙСТВАМИ НЕУСТОЙЧИ- 10 ВЫХ ГЛИНИСТЫХ ГОРНЫХ ПОРОД ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ ШАХТ И ТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ 1.1. Нарушение устойчивости глинистых пород при горнотехническом, промышленном и гражданском строительстве

1.2. Методы укрепления грунтового массива

1.2.1. Механические методы

1.2.2. Термические методы

1.2.3. Строительное водопонижение

1.2.4. Инъекционное укрепление

1.3. Электрохимическое закрепление грунтов

1.3.1. Физические основы и закономерности процессов ЭХЗ

1.3.2. Технологические параметры ЭХЗ

1.4. Выводы, цель и задачи исследований

2. ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ УКРЕПЛЯЮЩИХ РАСТВО- 42 РОВ И ЗАКРЕПЛЕННЫХ ГРУНТОВ ПРИ ОДНОРАСТВОР-НОМ ЭХЗ

2.1. Определение факторов, влияющих на процессы гелеобразова- 42 ния закрепляющих растворов

2.2. Компьютерное моделирование физических процессов при об- 54 работке массива многоэлектродными установками ЭХЗ

2.3. Анализ закономерностей изменения физико-механических 60 свойств грунта при однорастворном ЭХЗ

ВЫВОДЫ

3. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ РАСЧЕТА НЕСУЩЕЙ СПО- 73 СОБНОСТИ УПРОЧНЕННОЙ ОБОЛОЧКИ

3.1. Физические основы моделирования напряженного состояния 73 закрепленного массива

3.2. Обоснование параметров закрепленной породной оболочки во- 78 круг выработок в упругом режиме

3.3. Обоснование параметров комбинированной крепи в упруго- 88 пластическом режиме

ВЫВОДЫ

4 ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ТЕХНОЛОГИИ И РАЗРА- 97 БОТКА ТЕХНИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОДНОРАСТВОР-НОГО ЭХЗ НЕУСТОЙЧИВЫХ ГРУНТОВ ПРИ ВЕДЕНИИ ГОРНО-СТРОИТЕЛЬНЫХ РАБОТ

4.1. Определение технологических параметров ЭХЗ

4.2. Разработка технологических схем ЭХЗ

4.3. Техническое обеспечение ЭХЗ

4.4. Технико-экономическая эффективность применения техноло- 116 гии однорастворного ЭХЗ

ВЫВОДЫ

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Обоснование параметров электрохимического закрепления неустойчивых грунтов растворами на основе кремнефтористоводородной кислоты при строительстве горных выработок"

Актуальность работы.

Ведение горно-строительных работ в песчано-глинистых отложениях в ряде случаев существенно осложнено из-за очень низких прочностных параметров этих пород, особенно во влагонасыщенном состоянии. Глинистые рыхлые отложения весьма распространены в Кузбассе и других регионах, их мощность достигает нескольких десятков метров. Очень серьезные трудности возникают при проходке вертикальных и особенно наклонных стволов, строительстве их устьев, оснований горнотехнических сооружений. Аналогичные описанным выше трудности характерны и для объектов строительных отраслей: промышленного и гражданского, автомобильного и железнодорожного строительства, метро- и тоннелестроения.

Технология двухстадийного ЭХЗ, находящаяся в настоящее время в стадии освоения, включающая сначала насыщение массива вяжущим составом, а затем обработку отверждающим раствором, инициирующим гелеобразование, схватывание смеси и омоноличивание массива, не обеспечивает эффективного управления процессами гелеобразования, поэтому закрепление грунта происходит весьма неравномерно, качество водоизоляции и уровень конечной прочности массива часто остаются недостаточными. Актуальным является развитие концепции одностадийного ЭХЗ, в частности, на основе кремнефтористоводо-родной рецептуры. Кроме сокращения времени обработки данная технология обеспечивает принципиально более высокое качество закрепления. Вместе с тем, эта технология требует знания закономерностей гелеобразования растворов, формирования зон закрепления и осушения, разработки новых конструкций электродов-инъекторов и технологических схем.

Основная идея работы заключается в использовании закономерностей гелеобразования силикатного раствора на основе кремнефтористоводородной рецептуры при формировании несущей способности упрочненной оболочки вокруг выработок для обоснования параметров технологии и разработки технического обеспечения однорастворного ЭХЗ при ведении горно-строительных работ.

Задачи исследования:

- разработка алгоритмов расчета несущей способности упрочненной оболочки;

Методы исследований.

Объекты исследований — массивы влагонасыщеных глинистых грунтов, вмещающие горные выработки или находящиеся в основаниях горнотехнических сооружений, подвергаемые укреплению методом ЭХЗ.

Научные положения, защищаемые в диссертации:

- время гелеобразования силикатного раствора на основе кремнефтористоводородной кислоты при 25 °С с увеличением плотности кислоты с 1,03 до 1,054 г/см и уменьшением плотности силиката натрия с 1,08 до 1,04 г/см изменяется в диапазоне от 100 до 0,054 ч, с увеличением температуры раствора до 50 °С оно экспоненциально уменьшается на 10-20 %, а при возрастании плотноо сти тока обработки в диапазоне 0-20 А/м - линейно увеличивается на 15-30 %;

- ширина основной зоны электроосмотической фильтрации при одностадийном ЭХЗ составляет 2,5-3,5 от базы установки Ь, а ее длина (0,25-0,3 5)Ь, в пределах этой зоны конечная влажность Ж уменьшается до 2,1 раза, сцепление С увеличивается до 17,5 раз, содержание фракций грунта 0,1-0,5 мм возрастает на 13-24 %, а фракций 0,05-0,1 мм - на 101-260 %; при группировании электродов относительный объем зоны упрочнения увеличивается на 28,2 %, а интегральные показатели изменения параметров Ж и С - соответственно в 1,46 и 1,92 раза;

- толщина несущей породной оболочки 5 комбинированной крепи определяется с учетом конечной прочности закрепленного грунта путем циклического подбора реакции крепи с использованием нелинейных зависимостей между относительными величинами 8, концентрации напряжений и несущей способности крепи;

Научная новизна работы заключается:

- в установлении диапазонов и закономерностей изменения времени ге-леобразования силикатного раствора на основе кремнефтористоводородной кислоты;

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается:

- высокими значениями тесноты связи в установленных корреляционных зависимостях (Я = 0,88-0,99), определяющих закономерности гелеобразования растворов.

Личный вклад автора заключается:

- в компьютерном моделировании физических процессов ЭХЗ одно- и многоэлектродными установками;

- в разработке алгоритмов расчета параметров упрочненной оболочки комбинированной крепи;

- в разработке методики расчета технологических параметров однорас-творного ЭХЗ и устройств электродов-инъекторов для его реализации.

Научное значение работы состоит в установлении закономерностей ге-леобразования силикатных растворов на основе кремнефтористоводородной кислоты, формирования упрочненной оболочки вокруг выработки методом од-норастворного ЭХЗ, обосновании технических и технологических решений, реализующих эти закономерности.

Практическая ценность работы заключается:

Реализация работы.

Методические указания по определению гранулометрического состава глинистых грунтов использованы при создании учебно-лабораторного комплекса ГУ КузГТУ, а результаты исследований — при изучении дисциплины «Методы и средства геоконтроля» студентами специальности 130401.

Апробация работы.

Основные положения диссертационной работы рассматривались на «Неделе горняка» (Москва, 2007, 2008 г.), VII Международной научно-практической конференции «Безопасность жизнедеятельности предприятий в промышленно развитых регионах» (Кемерово, 2008 г.), Международной научно-практической конференции «Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов» (Новокузнецк, 2008 г.), II Международной научно-практической конференции «Инновации — основа комплексного развития отрасли в регионах России и странах СНГ» (Прокопьевск, 2009), I Международной научно-практической конференции «Проблемы строительного производства и управления недвижимостью» (Кемерово, 2010), VI Российско-китайском симпозиуме «Строительство и эксплуатация угольных шахт и городских подземных сооружений» (Кемерово, 2010), XII международной научно-практической конференции «Энергетическая безопасность России: новые подходы к развитию угольной промышленности», в рамках «Кузбасского международного угольного форума-2010» (Кемерово, 2010).

Заключение Диссертация по теме "Геотехнология(подземная, открытая и строительная)", Рудковский, Дмитрий Игоревич

Основные результаты, выводы и рекомендации сводятся к следующему.

10"' м/с в стадии освоения находится технология двухстадийного (двухрастворного) электрохимического закрепления (ЭХЗ) последовательно двумя растворами. Данная технология не обеспечивает эффективного управления процессами гелеобразо-вания, поэтому закрепление грунта происходит неравномерно, при этом уровень водоизоляции выработки и конечная прочность массива остаются недостаточными. Перспективно развитие концепции одностадийного (однорастворно-го) ЭХЗ, в частности, на основе кремнефтористоводородной рецептуры.

2. Основными физико-химическими свойствами закрепляющего раствора при одностадийном ЭХЗ, определяющими качество укрепления, являются время гелеобразования Т и структурная вязкость (д.стр. Время гелеобразования силикатного раствора на основе кремнефтористоводородной кислоты при 25 °С с о увеличением плотности кислоты с 1,03 до 1,054 г/см и уменьшением плотности о силиката натрия с 1,08 до 1,04 г/см изменяется в диапазоне от 100 до 0,054 ч. С увеличением температуры раствора в диапазоне 25-50 °С величина Г экспоненциально уменьшается на 10-20 %, а при возрастании тока обработки в диапазоне j = 0-20 А/м2 линейно увеличивается на 15-30 %. Величина Цстр линейно возрастает, а при приближении к моменту образования геля при рстр>10 мПа - лавинообразно увеличивается.

3. При одностадийном ЭХЗ одиночными трубчатыми электродами ширина основной зоны электроосмотической фильтрации составляет 2,5-3,5 от базы установки Ь, а ее длина (0,25-0,35)Ь. В основной зоне электрообработки конечная влажность Ж уменьшается до 2,1 раза, сцепление С увеличивается до 17,5 раз, содержание фракций грунта 0,1-0,5 мм увеличивается на 13-24%, а фракций 0,05- 0,1 мм - на 101-260%. При группировании электродов (N=3) относительный объем зоны упрочнения увеличивается на 28,2%, а интегральные показатели изменения параметров Ж и С - соответственно в 1,46 и 1,92 раза.

4. Толщина несущей породной оболочки 8 комбинированной крепи определяется с учетом конечной прочности закрепленного грунта путем циклического подбора реакции крепи с использованием нелинейных зависимостей между относительными величинами 8, концентрации напряжений и несущей способности крепи.

Улучшение физико-механических свойств массива при однорастворном ЭХЗ на 30-50 % обеспечивается стабилизацией свойств укрепляющей смеси внутри электрода-инъектора путем принудительного механического перемешивания, полным заполнением корпуса электрода раствором при любом угле его установки с помощью дополнительного клапана на напорной трубе, управляемого датчиком уровня жидкости, а повышение технико-экономических показателей на 10-20 % - возможностью повторного использования электродов-инъекторов с отделяющейся при извлечении фильтрующей оболочкой.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация является научно-квалификационной работой, в которой на основе установленных закономерностей изменения свойств укрепляющих растворов и закрепленных грунтов, физических принципов и алгоритмов расчета несущей способности упрочненной оболочки разработаны технологические решения по обоснованию схем, режимных параметров, предельных характеристик электросиловых установок электрохимического закрепления неустойчивых грунтов при строительстве горных выработок и технические решения по" устройству электродов-инъекторов для его осуществления, обеспечивающие улучшение физико-механических свойств массива, повышение технологической и экологической безопасности работ, что имеет существенное значение для горнодобывающей отрасли.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Рудковский, Дмитрий Игоревич, Кемерово

1. «Российская газета»-Спецвыпуск «Экономика».-№ 5040, 18 ноября 2009.

2. Штумпф, Г. Г. Физико-механические свойства горных пород и углей Кузнецкого бассейна: Справочник / Г. Г. Штумпф, Ю. А. Рыжков, В. А. Шаламанов, А. И. Петров. М. : Недра, 1994. - 447 с.

3. Короновский, Н. В. Историческая геология: учебник для студентов высших учебных заведений. 2-е изд. Перераб. и доп. / Н. В. Короновский, В. Е. Хаин, Н. А. Ягаманов - М. : Изд. центр «Академия», 2006. - 464 с.

4. Малинин, П. А. Ограждение котлована подземного паркинга с применением технологии струйной цементации // Подземное пространство мира.-2006.-№ 1-2. С. 21-23.

5. Быков, К. Применение технологии «jet-grouting» на строительстве многоэтажного гаража в Москве // Подземное пространство мира. 2003. -№3-4.-С. 31-34.

6. Королев, В. М. Опытно-производственные работы по закреплению грунтов тонко дисперсным цементом перед проходкой тоннеля / В. М. Королев, О. Е. Смирнов, Э. С. Аргал, В. А. Ашихнен // Подземное пространство мира. 2005. - № 1-2. - С. 9-15.

7. Хямяляйнен, В. А. Физико-химическое укрепление пород при сооружении выработок / В. А. Хямяляйнен, В. И. Митраков, П. С. Сыркин. М. : Недра. - 1996.-352 с.

8. Морачева, О. А. Геотехнические аспекты реконструкции московского манежа / О. А. Морачева, В. П. Петрухин, Д. Е. Разводовский,

9. О. А. Шулятьев // Развитие городов и геотехническое строительство. -2006. -№ 10.-С. 222-232.

10. Парамонов, В. Н. Закрепление грунтов оснований фундаментов зданий по струйной технологии при увеличении нагрузок / В. Н. Парамонов, С. А. Кудрявцев, С. Г. Богов // Развитие городов и геотехническое строительство. 2006. - № 10. - С. 192-199.

11. П.Маковский, JI. В. Эффективная технология стабилизации тоннельного забоя в слабоустойчивых грунтах // Подземное пространство мира. -2002.-№ 1.-С. 23-25.

12. Квик, X. Устройство котлованов и фундаментов в Берлине. Опыт реконструкции столичного мегаполиса / X. Квик, М. Нуссбаумер // Реконструкция городов и геотехническое строительство. 2003. — № 7. -С. 146-168.

13. Алешин, Д. В. Восстановление напорного фронта гидроузла на реке Сы-тыкан / Д. В. Алешин, И. Н. Шитов, В. И. Федосеев // Гидротехническое строительство. 2004. - № 12.

14. Косарев, Н. Ф. Строительство наклонных горных выработок / Н. Ф. Косарев, А. И. Копытов, В. В. Першин, М. Д. Войтов. Кемерово: Изд-во КузГТУ. - 2004. - 347 с.

15. Ремезов, А. В. Совершенствование способов и средств крепления сопряжений очистных забоев с примыкающими выработками / А. В. Ремезов, В. Г. Харитонов, А. И. Жаров, и др. Кемерово : КузГТУ. - 2003. - 167 с.

16. Ремезов, А. В. Основные выды крепления горных выработок и методика расчета технических параметров / А. В. Ремезов и др. Кемерово : Куз-бассвузиздат. - 2007. - 306 с.

17. Ананьев, В. П. Инженерная геология / В. П. Ананьев, А. Д. Потапов. М.: Высшая школа. - 2005. - 575 с.

18. Трупак, Н. Г. Замораживание горных пород при проходке стволов. — М. : Недра. 1954. - 376 с.

19. Власов, С. Н. Строительство метрополитенов / С. Н. Власов, В. В. Торга-лов, Б. Н. Виноградов. М. : Транспорт. - 1987. - 317 с.

20. Съедин, С. А. Применение жидкого азота при сооружении вертикальных стволов шахт // Шахтное строительство. 1987. - № 10. - С. 25-28.

21. Болотских, Н. С. Строительное водопонижение в сложных гидрогеологических условиях. — Киев : Бyдiвeльник. 1976. — 112 с.

22. Боголюбов, К. С. Вакуумное водопонижение / К. С. Боголюбов, Б. С. Краковский. М. : Изд-во ЗАО «ДАР/ВОДГЕО». - 2003. - 220 с.

23. Гончарова, Л. В. Основы искусственного улучшения грунтов: техническая мелиорация грунтов / Л. В. Гончарова ; под ред. В. М. Безрука. М. : Изд-во МГУ. - 1973. - 376 с.

24. Соколович, В. Е. Химическое закрепление грунтов. М.: Стройиздат. -1980. - 119 с.

25. Попченко, С. Н. Гидроизоляция сооружений и зданий ВНИИ гидротехники. Л. : Стройиздат. - 1981. - 304 с.

26. Шрейдер, Б. П. Горячая битумизация в гидротехническом строительстве. -М.; Л.: Госэнергоиздат. 1951.-210 с.

27. Ржаницын, Б. А. Химическое закрепление грунтов в строительстве. -М.: Стройиздат. 1974. - 264 с.

28. Пособие по химическому закреплению грунтов инъекцией в промышленном и гражданском строительстве (к СНиП 3.02.01-83). М. : Стройиздат. - 1986.-34 с.

29. Справочник по общестроительным работам. Основания и фундаменты / М. И. Скородинов, Б. С. Федоров, Е. В. Светинский и др. М. : Стройиздат. - 1974. - 372 с.

30. Роговский, Т. Т. Механизация, организация и производство гидротехнических работ / Т. Т. Роговский, В. А. Поздин, М. И. Ярунин. М. : Изд-во «Колос». - 1965.-519 с.

31. Кипко, Э. Я. Комплексный метод тампонажа при строительстве шахт / Э. Я. Кипко, Ю. А. Полозов, О. Ю. Лушникова. М. : Недра. - 1984. - 280 с.

32. Майоров, А. Е. Консолидирующее крепление горных выработок / А. Е. Майоров, В. А. Хямяляйнен. Новосибирск : Изд-во СО РАН. - 2010. -"264 с.

33. Хямяляйнен, В. А. Концепция консолидирующего крепления горных выработок / В. А. Хямяляйнен, А. Е. Майоров // ГИАБ. М. : МГГУ. -2010.-Вып. 8.

34. Малинин, А. Г. Струйная цементация грунтов. — Пермь : Изд-во «Пресс-тайм». 2007. - 168 с.

35. Жинкин, Г. Н. Электрохимическая обработка глинистых грунтов в основаниях сооружений / Г. Н. Жинкин, В. Ф. Калганов. М.: Стройиздат. -1980.- 164 с.

36. Ломизе Г. М. Электроосмотическое водопонижение / Г. М. Ломизе, А. В. Нетушил. М.; Л. : Госэнергоиздат. - 1958. - 178 с.

37. Рольтов, Б. Ф. О применении электроосмоса в качестве средства борьбы с прилипанием грунтов к рабочим поверхностям строймеханизмов. / Известия НИИГ. ТХХХ. - Л. - 1941.

38. Курденков, Л. И. К вопросу уплотнения водонасыщенных глинистых грунтов постоянным электрическим током // Закрепление грунтов. -1957. -№31. -С. 12-31.

39. Елкин, И. С. Повышение эффективности низконапорного увлажнения угольных пластов / И. С. Елкин, В. В. Дырдин, В. Н. Михайлов. Кемерово: Кузбассвузиздат. - 2001. - 100 с.

40. Горбунов, Б. П. Теоретические исследования инъекции крепителя в во-донасыщенные грунты / Б. П. Горбунов, В. К. Чувелев. // Основания и фундаменты. 1967. - № 57. - С. 181-192.

41. Хямяляйнен, В. А. Геоэлектрический контроль разрушения и инъекционного упрочнения горных пород / В. А. Хямяляйнен, С. М. Простов, П. С. Сыркин. М. : Недра. - 1996. - 288 с.

42. Жинкин, Г. Н. Практические рекомендации по электросиликатизации грунтов / Г. Н. Жинкин, В. Ф. Калганов // Материалы к VI совещанию по закреплению и уплотнению грунтов. М. : Изд-во МГУ, 1968. -С. 394-396.

43. Способы и устройства электрохимического закрепления неустойчивых грунтов (аналитический обзор) / О. В. Серова, А. А. Смирнова ; под ред. С. М. Простова ; ГУ КузГТУ; РАЕН (ЗСО). Кемерово. - 2009. - 212 с.

44. А. с. № 66419, МКИ Е 02D 3/12. Способ искусственного регулирования влагосодержания в грунтах / И. И. Черкасов. № 8332 (323061); Заявл. 09.09.1943; Опубл. 31.05.1946.

45. A.c. № 76354, МКИ Е 02D 17/18. Способ возведения намывных плотин / Л. В. Кузьменко. -№ 3847 (355588); Заявл. 30.04.1947; Опубл. 31.10.1949.

46. A.c. № 160680, МКИ Е 02D 3/10. Способ предохранения грунта от пучения / Ю. Г. Куликов. № 827554/29-14; Заявл. 28.03.1963; Опубл. 31.01.1964; Бюл. №4.

47. A.c. № 377469, МКИ Е 02D 3/14. Способ закрепления грунта / А. И. Котов. -№ 1612683/29-14; Заявл. 01.02.1971; Опубл. 17.04.1973; Бюл. № 18.

48. A.c. № 536283, МКИ Е 02D 3/12. Способ электрохимического закрепления глинистого грунта / В. В. Чепелев и С. В. Тордуа. -№ 2067427/33; Заявл. 14.10.1974; Опубл. 25.11.1976; Бюл. № 43.

49. A.c. № 1043256, МКИ Е 02D 3/11. Устройство для закрепления грунта под водой / А. И. Котов. № 3438879/29-33; Заявл. 14.05.1982; Опубл. 23.09.1983; Бюл. №35.

50. A.c. № 1485689, МКИ E 02В 1/00. Способ возведения грунтового сооружения / С. И. Шабакин, Е. Г. Мясковский, В. М. Шабакина, С. Н. Левачев,

51. A. В. Плешаков и С. В. Курило. -№ 4334258/29-15; Опубл. 30.10.1987.

52. A.c. № 459561, МКИ Е 02D 3/12. Способ закрепления, грунта /

53. B. Я. Хентов, Ю. В. Власов, Н. И. Петрова, В. Ю. Зеленский, Б. Н. Исаев. № 1870992/29-14; Заявл. 10.01.1973; Опубл. 05.02.1975; Бюл. №5.

54. A.c. № 246392, МКИ Е 02D 3/14, 3/12. Состав для закрепления грунта / П. И. Боженов, А. Н. Адамович, В. И. Кавалерова, В. Ф. Демин, Ю. Г. Мещариков. № 1192282/29-14; Заявл. 23.10.1967; Опубл. 11.06.1969; Бюл. №20.

55. A.c. № 495413, МКИ Е 02D 3/14. Состав для устройства дорожных оснований / Д. В. Ермакович. № 1937625/29-33; Заявл. 04.07.1973; Опубл. 15.12.1975; Бюл. № 46.

56. A.c. № 607869 МКИ Е 02D 3/14, Е 01С 7/36. Способ закрепления лессового грунта / Л. К. Петренко, А. И. Лященко и И. М. Шейхет. — № 2440341/29-33; Заявл. 03.01.1977; Опубл. 25.05.1978; Бюл. № 19.

57. A.c. № 1375735, МКИ Е 02D 3/12. Способ закрепления грунта / А. М. Голованова и И. Н. Загарова. № 3984557/29-33; Заявл. 02.12.1985; Опубл. 23.02.1988; Бюл. № 7.

58. A.c. № 1395763 МКИ Е 02D 3/12. Способ закрепления насыпных затор-фованных грунтов / А. М. Голованова, Е. И. Кислицына и Ф. С. Краславская. № 3947024/29-33; Заявл. 29.08.1985; Опубл. 15.05.1988; Бюл. № 18.

59. A.c. № 247250, МКИ В 01К. Электрод с активным слоем / И. В. Кирилюс, А. Я. Матвейчук и М. А. Жук. № 1047920/23-26; Заявл. 08.01.1966; Опубл. 04.07.1969; Бюл. №22.

60. A.c. № 184729, МКИ Е 02D 3/14. Инъектор для электрохимического укрепления грунтов / А. Н. Рыбачук. № 941598/29-14; Заявл. 08.02.1965;

61. Опубл. 21.07.1966; Бюл. № 15.

62. Патент РФ на изобретение № 2015957, МПК 6А 23С 7/00. Электрод / Ю. М. Мамедов, В. Н. Севастьянов. Заявл. 28.05.1994; Опубл. 10.03.1996.

63. A.c. № 414360, МКИ Е 02D 3/14. Инъектор для искусственного закрепления грунта / Н. Е. Лаптин и В. В. Чепелев. № 1724688/29-14; Заявл. 13.12.1971; Опубл. 05.11.1974; Бюл. № 5.

64. A.c. № 662655, МКИ Е 02D 3/12. Устройство для электрохимического укрепления грунтов с ослабленным слоем / П. Г. Беленький, М. 3. Вали-тов и М. Е. Певзнер. № 2562304/29-33; Заявл. 02.01.1978; Опубл. 15.05.1979; Бюл. № 18.

65. A.c. № 606928, МКИ Е 02D 5/80. Инъекционный анкер для крепления строительных конструкций / Г. А. Скормин. № 2321099/29-33; Заявл. 30.01.1976; Опубл. 15.05.1978; Бюл. № 18.

66. A.c. № 687178, МКИ Е 02D 3/14. Устройство для электрохимического укрепления грунта / А. Г. Николаев, Н. В. Миклашевский, В. В. Чепелев, С. В. Тордуа, Н. Е. Лаптин. -№ 2194571/29-33; Заявл. 01.12.1975; Опубл. 25.09.1979; Бюл. № 35.

67. A.c. № 727744, МКИ Е 02D 3/14. Устройство для электрохимического укрепления грунта / А. Г. Николаев и В. К. Быстров. № 2465021/29-33; Заявл. 22.03.1977; Опубл. 15.04.1980; Бюл. № 14.

68. A.c. № 962446, МКИ С 09К 17/00. Устройство для электрохимического укрепления грунта / А. Г. Николаев и В. К. Быстров. -№ 3246473/29-33; Заявл. 11.02.1981; Опубл. 30.09.1982; Бюл. № 36.

69. A.c. № 1521829, МКИ Е 02D 3/11. Система для управления электрохимическим укреплением грунта / В. В. Додотченко, А. Г. Николаев, И. И. Демчук. -№4347097/31-33; Заявл. 21.12.1987; Опубл. 15.11.1989; Бюл. № 42.

70. A.c. № 190274, МКИ Е 02D 7/18. Устройство для погружения в грунт электродов заземления / П. Д. Ирха. № 1043185/29-14; Заявл. 13.12.1965; Опубл. 16.12.1966; Бюл. № 1.

71. A.c. № 248553, МКИ E 02D 7/20. Устройство для погружения в грунт электродов заземления или других подобных элементов / П. Д. Ирха. № 1239771/29-14; Заявл. 12.05.1968; Опубл. 10.07.1969; Бюл. № 23.

72. A.c. № 313938, МКИ Е 02D 7/18. Устройство для забивки в грунт электродов заземления / Ш. Н. Марголин, Ф. М. Фрадкин и В. А Барся-гин. № 1386570/29-14; Заявл. 19.12.1969; Опубл. 07.09.1971; Бюл. №27.

73. A.c. № 283043, МКИ Е 02D 3/14. Устройство для контроля степени насыщения грунта закрепляющим раствором / В. В. Чепелев. — № 1332423/29-14; Заявл. 12.05.1969; Опубл. 28.09.1970; Бюл. № 30.

74. A.c. № 653336, МКИ Е 02D 3/14. Способ определения радиуса закрепленного массива грунта / В. Н. Баранов, А. К. Бекетов и А. Т. Черный. — № 2374048/29-33; Заявл. 17.06.1976; Опубл. 25.03.1979; Бюл. № 11.

75. Патент РФ на изобретение № 2299294, МПК Е 02D 3/11. Способ электрохимического укрепления горных пород / С. М. Простов, А. В. Покати-лов, С. Л. Понасенко, Л. П. Понасенко. № 2005126527/03; Заявл. 22.08.2005; Опубл. 20.05.2007; Бюл. № 07/2009.

76. Горбунов, Б. П. Развитие и перспективы электрохимического закрепления грунтов // Материалы к V совещанию по закреплению и уплотнению грунтов. Новосибирск : НИИЖТ. - 1966. - С. 222-225.

77. Жинкин, Г. Н. Электрохимическое закрепление грунтов в строительстве. Л.-М. : Стройиздат. - 1966. - 176 с.

78. Рудковский, Д. И. Исследование факторов, влияющих на процессы геле-образования растворов для одностадийного ЭХЗ / Д. И. Рудковский, С. М. Простов, А. В.Покатилов // Вестн. КузГТУ. 2008. - Вып. 5. - С. 18-22.

79. Рудковский, Д. И. Исследование процессов гелеобразования силикатных растворов для одностадийного электрохимического закрепления / Д. И. Рудковский, С. М. Простов, А. В. Покатилов // ГИАБ. М. : МГГУ. -2009. Вып. 7. - С. 230-234.

80. Простов, С. М. Геоэлектрический контроль зон укрепления глинистых горных пород / С. М.Простов, В. А. Хямяляйнен, М. В. Гуцал, С. П. Ба-хаева // РАЕН. Томск : Изд-во Том. ун-та. 2005. - 127 с

81. Простов, С. М. Математическое моделирование процессов электрохимической обработки влагонасыщенных глинистых грунтов / С. М. Простов, А. В. Покатилов, И. В. Щербаков // Вестник КузГТУ. 2006. - № 3. -С. 13-18.

82. Рудковский, Д. И. Компьютерное моделирование физических процессов при обработке массива многоэлектродными установками ЭХЗ / Д. И. Рудковский, С. М. Простов // Вестн. КузГТУ. 2009. - Вып. 4. - С. 8-12.

83. Простов, С. М. Исследование параметров грунтов при электроосмотическом и электрохимическом укреплении на экспериментальной модели / С. М. Простов, М. В. Гуцал, А. В. Покатилов // Вестник РАЕН (ЗСО). -2004. -№> 6. -С. 128-134.

84. Рудковский, Д. И. Закономерности изменения физических свойств грунта при однорастворном электрохимическом закреплении / Д. И. Рудковский, С. М. Простов // ГИАБ. М. : МГГУ. - 2010. - № 7.

85. Жинкин, Г.Н. Закрепление слабых грунтов в условиях Ленинграда / Г. Н. Жинкин, Г. Н.Калганов. Л. : Стройиздат. - 1967. - 96 с.

86. Страданченко, С.Г. Исследования параметров химического и электрохимического закрепления грунтов / С.Г. Страданченко, П.Н. Должиков, A.A. Шубин. Новочеркасск: ЮРГТУ (НПИ). - 2009. - 198 с.

87. Методические указания по технологии и контролю процессов одностадийного электрохимического закрепления влагонасыщенных глинистых грунтов при ведении горно-строительных работ / ГУ КузГТУ, ОАО "Куз-ниишахтострой". — Кемерово. 2010. — 59 с.

88. Разработка методов усиления земляного полотна искусственным закреплением грунтов. Технические указания по электрохимическому закреплению глинистых грунтов земляного полотна // Отчет о НИР. Гос. регистр. № 01880049129. Л.ЛИИЖТ. - 1990.-93 с.

89. Основания и фундаменты: Справочник / Г. И Швецов, И. В. Носков, А. Д. Слободан, Г. С. Госькова. М.: Высш. Школа, 1991.-383 с.

90. Баклашов, И. В. Механика подземных сооружений и конструкций крепей / И. В. Баклашов, Б. А. Картозия. М. : Недра. - 1984. - 415 с.

91. Баклашов, И. В. Механика подземных сооружений и конструкций крепей / И. В. Баклашов, Б. А. Картозия. М. : Недра. - 1992. - 543 с.

92. Булычев, Н. С. Проектирование и расчет крепи капитальных выработок / Н. С. Булычев, Н. Н. Фотиева, Е. В. Стрельцов. М. : Недра. - 1986. -288 с.

93. Строительство подземных сооружений: Справочное пособие / М. Н. Шу-плик, Я. М. Месхидзе, И. О. Королева и др. : Под ред. М. Н. Шуплика. -М.: Недра. 1990.-384 с.

94. Тимошенко, С. П. Теория упругости / С. П. Тимошенко, Дж. Гудьер. -М. : Наука. Главная ред. физ.-мат. литературы. 1979. - 560 с.

95. СНиП II-6-74. Нагрузки и воздействия. Нормы проектирования. М. : Стройиздат. - 1975. - 60 с.

96. СНиП 11-94-80. Подземные горные выработки. — М. : Стройиздат. -1982.-32 с.

97. Руководство по проектированию подземных горных выработок и расчету крепи / ВНИМИ, ВНИИОМШС Минуглепрома СССР. М. : Стройиздат. - 1983.-272 с.

98. Гелескул, М. Н. Справочник по креплению горных выработок / М.Н Ге-лескул, В.Н. Хорин, Е.С. Киселев, Н.П. Бушуев. М.: Недра. - 1976. -508 с.

99. Ерофеев, J1. М. Повышение надежности крепи горных выработок / JI.M. Ерофеев, JI. А. Мирошникова. М. : Недра. - 1998. - 245 с.

100. Либерман, Ю. М. Давление на крепь капитальных выработок. — М. — 1996.- 119 с.

101. Карташов, Ю. М. Прочность и деформируемость горных пород / Ю.М. Карташов, Б.В. Матвеев, Г.В. Михеев, А.Б. Фадеев. М. : Недра. - 1979. -269 с.

102. Джаиани, Л. Г. Изменение главнейших физико-механических свойств торфов Колхиды в процессе их обработки постоянным электрическим током // Материалы к VII Всесоюзному совещанию по закреплению и уплотнению грунтов. -М. : Изд-во МГУ. 1968. - С. 243-246

103. Справочник по сопротивлению материалов / Г. С. Писаренко, А. П. Яковлев, В. В. Матвеев. Киев : Наукова думка. - 1975. - 704 с.

104. Трупак, Н. Г. Расчет перемычки для горизонтальных горных выработок / Н. Г. Трупак, Н. Г. Логачев, А. А. Олиференко. // Шахтное строительство. 1981. - № 3. - С. 10-12.

105. Трупак, Н. Г. О толщине тампонажных подушек / Н. Г. Трупак, Н. Г. Логачев, А. А. Олиференко // Шахтное строительство. 1979. - № 11. -С. 16-20.

106. Соболевский, Ю. А. Механика грунтов. Минск : Вышнейшая школа. -1986.- 176 с.

107. Глазков, Ю. Ф. Физические предпосылки расчета параметров крепи выработок при электрохимическом закреплении глинистых наносов / Ю. Ф. Глазков, С. М. Простов, Д. И. Рудковский // Вестн. КузГТУ. -2007.-Вып. 5.-С. 44-48.

108. Глазков, Ю. Ф. Обоснование параметров комбинированной крепи в упруго-пластичном режиме / Ю. Ф. Глазков, С. М. Простов, Д. И. Рудковский // Вестн. КузГТУ. 2007. - Вып. 6. - С. 4-10.

109. Глазков, Ю. Ф. Обоснование параметров закрепленной породной оболочки вокруг выработок в упругом режиме / Ю. Ф. Глазков, С. М. Простов, Д. И. Рудковский // Вестн. КузГТУ. 2007. - Вып. 6. - С. 10-15.

110. Простов, С. М. Электромагнитный геоконтроль процессов укрепления грунтов / С. М. Простов, О. В. Герасимов, Е. А. Мальцев. Томск : Изд-во Том. ун-та. - 2007. - 211 с.

111. Рудковский, Д. И. Технологические решения по электрохимическому закреплению грунтов при проходке горных выработок / Д. И. Рудковский, С. М. Простов // Вестник РАЕН (ЗСО).- Томск : Изд-во Том. ун-та. -2010.-№ 12.-С. 41-47.

112. Патент на полезную модель № 94989, МПК Е 02D 3/00. Электрод инъ-ектор / Д. И. Рудковский, С. М. Простов, А. А. Смирнова, А. В. Покати-лов.-№ 201010100242/22; Заявл. 11.01.2010; Опубл. 10.06.2010.

113. Патент на полезную модель № 94242, МПК Е 02D 3/12. Электрод инъ-ектор / Д. И. Рудковский, С. М. Простов, О. В. Серова. -№ 2009147751/22; Заявл. 22.12.2009; Опубл. 20.05.2010.

114. Патент на полезную модель № 97138, МПК Е 02D 3/11. Электрод инъ-ектор / Д. И. Рудковский, С. М. Простов. - № 2010116458/03; Заявл. 26.04.2010; Опубл. 27.08.2010.

Информация о работе

Рудковский, Дмитрий Игоревич
кандидата технических наук
Кемерово, 2010
ВАК 25.00.22

Диссертация

Обоснование параметров электрохимического закрепления неустойчивых грунтов растворами на основе кремнефтористоводородной кислоты при строительстве горных выработок - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы