К разработке технологии возведения геокомпозитных охранных систем горных выработок

У статті розглянуто відмінності використання особливо тонко дисперсних в’яжучих
 (ОТДВ) у підземних умовах для створення елементів геокомпозитних конструкцій. In article the differences of the use especially thinly of dispersible astringent are considered in
 underground terms for cr...

Повний опис

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Опубліковано в: :Геотехническая механика
Дата:2012
Автор: Мусиенко, С.П.
Формат: Стаття
Мова:Російська
Опубліковано: Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України 2012
Онлайн доступ:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/54021
Теги: Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:К разработке технологии возведения геокомпозитных охранных систем горных выработок / С.П. Мусиенко // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2012. — Вип. 101. — С. 228-233. — Бібліогр.: 4 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
_version_ 1860260481176961024
author Мусиенко, С.П.
author_facet Мусиенко, С.П.
citation_txt К разработке технологии возведения геокомпозитных охранных систем горных выработок / С.П. Мусиенко // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2012. — Вип. 101. — С. 228-233. — Бібліогр.: 4 назв. — рос.
collection DSpace DC
container_title Геотехническая механика
description У статті розглянуто відмінності використання особливо тонко дисперсних в’яжучих
 (ОТДВ) у підземних умовах для створення елементів геокомпозитних конструкцій. In article the differences of the use especially thinly of dispersible astringent are considered in
 underground terms for creation elements of geocomposit constructions.
first_indexed 2025-12-07T18:54:57Z
format Article
fulltext 228 нко П.В., Кіжло Л.А.; заявник і патентовласник ІГТМ НАНУ; Заявл. 26.04.2010; Опубл. 11.10.2010, Бюл. №19. − 3 с. 2. Надутый В.П. Определение зависимости эффективности грохочения от конструктивных параметров вер- тикального вибрационного грохота / В.П. Надутый, П.В. Левченко // Збагачення корисних копалин: Наук.-техн. зб. – 2011. – Вип. 45 (86). – С. 43−48. 3. Надутый В.П. Результаты экспериментальных исследований зависимости производительности верти- кального вибрационного грохота от его конструктивных параметров/ В.П. Надутый, П.В. Левченко// Автомати- зація виробничих процесів у машинобудуванні та приладобудуванні: Укр. міжвід. наук.-техн. зб. держ. ун-ту ‖Львівська політехніка‖. – Львів. – 2011. – Вип. 45. – С.24–29. 4. Надутый В.П. Влияние режимных параметров на производительность вертикального вибрационного грохота / В.П. Надутый, П.В. Левченко, И.П. Хмеленко // Научно-технический сборник НТУ ―ХПИ‖ 2011. – Вып. № 50. – С. 114-120. 5. Франчук В.П. Определение зависимости эффективности грохочения от режимных параметров верти- кального вибрационного грохота/ В.П. Франчук, В.П. Надутый, П.В. Левченко// Вібрації в техніці та технологі- ях: Всеукр. наук.-техн. журнал. – Вінниця, 2011. − Вып. 2(62). − С. 73−76. 6. Надутый В.П. Влияние характеристик горной массы на эффективность классификации вертикального вибрационного грохота/ В.П. Надутый, П.В. Левченко // Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць ІГТМ НАН України. – Дніпропетровськ. – 2011. – Вип. 93. – С. 81-86. 7. Кухарев В.Н. Экономико-математические методы и модели в планировании и управлении: Учебник / В.Н. Кухарев, В.И. Салли, А.М. Эрперт. – К.: Выща шк.,1991.–303с. 8. Бююль А., Цефель П. SPSS: искусство обработки информации. Анализ статистических данных и восста- новление скрытых закономерностей: Пер. с нем. – СПб.: ООО «Диа-СофтЮП», 2005. – 608 с. УДК 622.284:678.029.46 Канд. техн. наук С.П. Мусиенко (ИГТМ НАН Украины) К РАЗРАБОТКЕ ТЕХНОЛОГИИ ВОЗВЕДЕНИЯ ГЕОКОМПОЗИТНЫХ ОХРАННЫХ СИСТЕМ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК У статті розглянуто відмінності використання особливо тонко дисперсних в’яжучих (ОТДВ) у підземних умовах для створення елементів геокомпозитних конструкцій TO DEVELOPMENT OF TECHNOLOGY OF ERECTION GEOCOMPOSIT SECURITY SYSTEMS OF MINE WORKINGS In article the differences of the use especially thinly of dispersible astringent are considered in underground terms for creation elements of geocomposit constructions Крепление выработок на больших глубинах в сложных горно- геологических условиях не может быть эффективным при использовании толь- ко одного вида крепи. Задача специалистов в области геомеханики состоит в создании адаптивных комбинированных охранных систем, базирующихся на эффекте синергизма (взаимного усиления действия отдельно взятых элементов системы), в которых геокомпозитные конструкции будут являться ключевыми звеньями Укрепление трещиноватого массива в ближней приконтурной зоне выра- боток путем инъектировании твердеющих растворов можно отнести к техноло- гии созданию геокомпозитных конструкций. При этом структура расположения армирующих элементов в матрице определяется детерминированной составля- ющей, в соответствии со схемой расположения шпуров для установки инъекто- ров и случайной – определяемой положением трещин в массиве. Зарубежный опыт в указанном направлении представлен преимущественно использованием полимерных материалов: в Польще - дьюрафоама, визофоама, в Германии - 229 беведола, бевефилла, вильфлекса, вилькита, в России – КФ-Ж. Институтом УкрНИМИ разработан и успешно апробирован в производственных условиях отечественный полимерный состав СКАТ. Однако, расширение сферы исполь- зования полимерных материалов не вытесняет полностью более простые и де- шевые технологии, базирующиеся на использовании цементных и цементно- песчаных растворов [1]. Следует отметить, что в последнее время на рынке Украины появились вяжущие материалы на неорганической основе для выпол- нения специальных работ в строительстве. Водные суспензии на основе таких вяжущих обладают высокой проникающей способностью в поровую структуру растворов, бетонов и грунта с последующим затвердеванием. Особо тонкодис- персные вяжущие (ОТДВ) являются порошками со специально подобранным минеральным и гранулометрическим составом. Это обеспечивает высокую во- доудерживающую способность и реологические характеристики, соизмеримые с реологией обычной воды. Таким образом, ОТДВ можно рассматривать как альтернативу жидкому стеклу и полимерным композициям (эпоксидной, карбамидной, фенолформаль- дегидной и др.) со следующими преимуществами: • долговечность; • экологическая чистота; • однородность с обычными цементами по составу; • совместимость с бетоном и железобетоном; • возможность выполнения работ в условиях обводненных и водонасы- щенных конструкций и грунтов; • простая и удобная технология приготовления и инъектирования суспен- зии. Большой интерес представляет использование особо тонкодисперсных минеральных вяжущих, таких как Micro-Соn 450 & 700 и «МИКРОДУР». Технология изготовления Adi-Соn ® CSF разработана и освоена специа- листами фирмы MANUFACTURER Gemite® Products Inc. Adi-Соn ® CSF цементы предназначены главным образом для заливки раствором и введения в водонепроницаемые, затвердевшие и герметизирован- ные: • изломленные напластования камня • напластования песка и грунта • подземные туннели • плотины • мелкопористые напластования (песок, аллювиальные осадки) • фундамент и стены • вспомогательные объемы ядерных отходов • объемы для опасных отходов • нефтяные колодцы • бетон (восстановление) • исторические здания (восстановление) • разделение, люки (восстановление) Технические данные Adi-Соn CSF приведены в табл. 1 230 Таблица 1 - Технические данные Adi-Соn CSF Свойства RS450 RS700 Площадь поверхности, м 2 /кг 450 700 Средний размер частиц, микрон 12 8-10 Регулируемое начальное отвердение от 15 мин до 2 час От 2 мин до2 час Компрессионная прочность 28 дней, МРа >40 >70 Удельный вес 2.97 2.97 Adi-Соn CSF цементы - это мелко размолотый модифицированный мате- риал, базирующийся на портландцементе. Регулирование отвердевания дости- гается измениенем количества добавки-замедлителя (флегматизатора) в жидком растворе. Кроме этого эксплуатационные качества, рабочие характеристики возрастают (стабилизация жидкого раствора, ослабление из-за примесей в воде. микрокварца) при использовании добавок, поставляемых Gemite Products Inc. Adi-Соn CSF цементы демонстрируют превосходную проницаемость. Регули- рование скорости отвердения позволяет увеличивать время применения. Это очень важно при использовании раствора на больших расстояниях и низкой проходимости материалов. ОТДВ «МИКРОДУР» является порошком со специально подобранным минеральным и гранулометрическим составом. Это обеспечивает высокую во- доудерживающую способность и реологические характеристики, соизмеримые с реологией обычной воды. Технология изготовления ОТДВ «МИКРОДУР» разработана и освоена специалистами фирмы «INTRA-BAU GmbH» совместно со специалистами кон- церна «Dyckerhoff AG» (г. Висбаден, Германия) и защищена Европейским па- тентом. ОТДВ «МИКРОДУР» производится посредством оснащения мельнич- ных установок воздушно-центробежными сепараторами, предназначенными для отделения соответствующих фракций при помоле клинкера, шлаков или других минеральных продуктов, которые применяются при производстве порт- ландцементов. Производится четыре основных марки ОТДВ МИКРОДУР, различаю- щихся по гранулометрическому составу: «Х» — при D95 ≤ 6 мкм (удельная поверхность 24 000 см 2 /г); «U» - при D95 ≤ 9,5 мкм (удельная поверхность 16 000 см 2 /г); «F» - при D95 ≤ 16 мкм (удельная поверхность 12 000 см 2 /г); Кроме того, представленные марки ОТДВ МИКРОДУР подразделяются также на различные сорта в зависимости от вида исходного клинкера и добавок. Характеристики ОТДВ «МИКРОДУР» и суспензий на его основе обеспе- чиваются благодаря тщательной последующей гомогенизации многокомпо- нентной смеси порошков. Наилучшей качественной характеристикой ОТДВ «МИКРОДУР» является ограничение максимального диаметра частиц вяжу- щих, содержание которых в смеси должно быть не меньше 95%. Например, для ОТДВ «МИКРОДУР» марки ((X» содержание частиц, диаметр которых превы- шает 6 мкм, должен составлять не больше 5%, т.е. 95% зерен должно быть 231 меньше 6 мкм. Другой наилучшей характеристикой ОТДВ «МИКРОДУР» явля- ется гранулометрический состав зерен вяжущего, который определяется с по- мощью лазерного светового дисперсного анализатора. Средний размер зерен ОТДВ «МИКРОДУР» в 5-6 раз меньше за диаметр зерен портландцемента мар- ки 600 и в 15-20 раз — марки 400. Характеристики ОТДВ МИКРОДУР приведены в табл. 2 и табл. 3 Таблица 2 - Характеристики ОТДВ «МИКРОДУР» на шлаковой основе с разной тол- щиной помола и гранулометрией зернового состава Показатель Вяжущего Название ОТДВ согласно спецификации Марка «P-U» D95 ≤ 24 мкм Марка «P-U» D95 ≤ 16 мкм Мар- ка «P-U» D95 ≤ 9,5 мкм Мар- ка «P-U» D95 ≤ 6 мкм Водопотребление % 35 39 47 53 Начало твердения, мин 190 175 160 145 Прочность на сжа- тие, МПа 2 суток 20 29 41 69 7 суток 54 55 58 69 28 суток 61 65 66 75 Таблица 3 Характеристики ОТДВ «МИКРОДУР» на портландцементной (тип Р) и шлаковой (тип R) основах с одинаковой толщиной помола и гранулометрией зернового со- става Показатель вяжущего Название ОТДВ Микродур Марка «P-U» Марка «R-U» Время твердения, мин. Начало 100 160 Конец 150 230 Прочность на сжатие, МПа 55 23 2 суток 57 41 7 суток 65 58 28 суток 68 60 Как видно из табл. 2, для группы вяжущих на шлаковой основе характер- но очень интенсивное твердение на начальном этапе гидратации и высокая ко- нечная прочность. Отличительной характеристикой ОТДВ «МИКРОДУР» на шлаковой основе наряду с высокой конечной прочностью является повышенная сульфатостойкость, чем собственно и определяется эффективная область его применения. Для ОТДВ «МИКРОДУР» на портландцементной основе типовым явля- ется очень быстрое твердение уже в первые 24 часа, характерное для обычных цементов. Для регулирования подвижности в состав ОТДВ «МИКРОДУР» при его приготовлении вводятся химические добавки. Добавка сразу после смешивания цементной суспензии водой не оказывает существенного влияния на изменение 232 консистенции системы. Это влияние проявляется уже через 30 и, особенно, че- рез 60 и 90 мин. Интересным является то, что введение добавки 20%-й концен- трации в количестве 4% от массы цемента, блокирует процесс развития гидра- тации на начальном этапе твердения, т.е. в период до 90 мин., но это, в конеч- ном счете, не отражается отрицательно на результатах прочности структуры при последующем твердении на протяжении 2-7 суток Непосредственное использование технологий укрепления породного масси- ва с применением геокомпозитов, апробированных для наземного строитель- ства, неэффективно, а в ряде случаев и невозможно. Необходимо учитывать особенности использования геокомпозитов на подземных объектах: • ограничение технологического оборудования по массогабаритным показа- телям и необходимость использования его для шахт, опасных по газу и пыли, в искровзрывобезопасном исполнении; • возведение и эксплуатация геокомпозитных конструкций в агрессивной шахтной среде; • повышенные требования к негорючести и нетоксичности геокомпозитной конструкции в целом или отдельных ее компонентов; • относительно небольшой срок эксплуатации (например при креплении од- норазово используемых подготовительных выработок). В классической композитной структуре управление ее свойствами осу- ществляется подбором характеристик матрицы и армирующего элемента. При- менительно к геокомпозитам возможности такого управления сужаются, по- скольку матрица-геосреда уже обладает заданными природой свойствами и за- частую не такими, какие были бы необходимы для создания эффективной гео- композитной системы. У специалистов имеется только возможность выбора параметров армирования, которая также ограничивается технологическими возможностями в силу специфики подземного объекта. Всем композитным материалам, в том числе и геокомпозитам, присуща не- аддидитивность свойств составляющих компонентов. Правильно подобранная геокомпозитная система должна быть лучше по комплексу характеристик, чем взятые по отдельности матрица и элементы армирования. В большинстве слу- чаев доминирующими факторами оценки качества геокомпозитной конструк- ции являются ее деформационно-силовые параметры. Наибольший интерес для горной промышленности представляют силовые геокомпозиты. Важнейшей характеристикой силовой геокомпозитной кон- струкции является начальная разрушающая нагрузка. Эффективность исполь- зования геокомпозитной системы тем выше, чем выше отношение величины указанного параметра к эквивалентной структуре, состоящей полностью из ма- териала матрицы. Учитывая, что в условиях больших глубин охранные кон- струкции работают в запредельном режиме деформирования, принципиально необходимой является также информация о механизме разрушения геокомпо- зитной структуры на данном участке нагружения. Для апробации в шахтных условиях может быть рекомендована технология [2], разработанная с участием автора и внедренная на ряде подземных и гидро- технических объектов [3,4], предполагающая формирование армирующей кон- 233 струкции в скальном массиве путем заполнения трещин бетоном с добавкой волокнистых наполнителей типа «Adi-Con» или «Spray-Con» и выполнением повторного тампонажа растворами ОТДВ. Помимо улучшения гидроизоляции при этом одновременно повышаются и показатели деформационно-силовых характеристик среды при напряжениях, близких к разрушающим. Проблемы инъекционного закрепления всегда состояли в долговечности и прочности закрепляемых конструкций, а также в экологической и санитарной безопасности применяемых инъекционных составов. Применение ОТДВ позво- ляет сочетать эффективность инъекционных технологий и устранение указан- ных проблем, так как, являясь минеральным вяжущим с долгим сроком сохра- нения инъекционных свойств, обеспечивает высокую прочность и долговеч- ность закрепления и является экологически и санитарно безопасным материа- лом. Ограничением для применения ОТДВ является проницаемость материала для инъекционной суспензии. Применение ОТДВ для инъекционного закрепления грунтов и конструкций осуществляется в виде водной суспензии Восстановление проектных свойств бетонных, железобетонных и каменных конструкций методом инъекции сус- пензии ОТДВ технологически не отличается от инъекции смол и других поли- мерных составов. Отличие заключается в том, что ОТДВ, являясь минеральным вяжущим, соответствуют по своим физико-химическим свойствам материалу бетона и шовному раствору каменных конструкций. Использование ОТДВ в шахтных условиях можно рекомендовать при там- понаже: • тонкотрещиноватых слобопоницаемых вмещающих пород; • повторном тампонаже пород, первично цементированных цементными и цементно-песчаными растворами, для повышения прочности и снижения про- ницаемости геокомпозитной конструкции; • железобетонных крепей и тампонированных вмещающих пород для повы- шения прочности элементов и несущей способности геокомпозитной конструк- ции; • элементов геокомпозитной конструкции нарушенных горным давлением, коррозией или другими деструктивными факторами; • геокомпозитной конструкции для повышения связи между ее элементами. Применение ОТДВ в шахтных условиях взамен полимерных тампонажных растворов позволяет повысить экологическую безопасность и работоспособ- ность шахтных крепей. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Усаченко, Б.М. К разработке геокомпозитных охранных систем / Б.М. Усаченко, С.П. Мусиенко, М.А. Ильяшов, В.Н. Сергиенко // Геотехническая механика: Межвед. сб. научн. тр./ ИГГМ НАН Украины. - Днепропетровск, 2008 - Вып. 78. - С. 56-72. 2. Технологический регламент диагностики и восстановления заглубленных и подземных сооружений по- верхностного комплекса шахт на основе технологии создания геокомпозитных конструкций: науч.-практ. посо- бие / [кол. авт.] – Днепропетровск: Монолит, 2011. – 48 с. 3. Гребенюк С.Д., Мусиенко С.П. Восстановление и повышение устойчивости заглубленных сооружений / С.Д. Гребенюк, С.П. Мусиенко // Уголь Украины. - 2011. - №9. – С. 16 – 20. 4. Мусиенко С.П. Индустриальные технологии сооружения высоконагруженных комбинированных охран- ных систем горных выработок 1 C.П. Мусиенко 11 Геотехническая механика: Межвед. сб. научн. тр./ ИГГМ НАН Украины. - Днепропетровск, 2006 - Вып. 66. - С. 113-119. 234 УДК 622-156.004.82:662.654.1 Канд. техн. наук В.Л. Приходченко (ИГТМ НАН Украины) ИЗУЧЕНИЕ ОСНОВНЫХ КОМПОНЕНТОВ ГАЗА КОКСОВАНИЯ УГОЛЬНЫХ ШЛАМОВ В роботі наведено склад газу коксування вугільних шламів в умовах підвищення темпе- ратури нагріву, проаналізовано характерні зміни у складі газу та його теплоти спалювання STUDY OF THE MAIN COMPONENTS OF GAS COKING COAL SLIMES This paper presents a gas composition of coking coal slurries in terms of increased heating tempera- ture and analyzed the characteristic changes in the composition of gas and its heat of combustion Проблемы переработки отходов в ценное для промышленности сырье акту- альны для всех стран мира, в том числе и Украины. Угольная отрасль, являясь одной из ведущих в стране, создала и продолжает накапливать вокруг угледо- бывающих и перерабатывающих предприятий объемы твердых и жидких отхо- дов, загрязняющих окружающую среду. К первым можно отнести низкокаче- ственные угли в составе терриконов, а ко вторым – угольные шламы, которые до- обогащаются и брикетируются, оставляя после этих процессов неиспользу- емые массы отходов. В связи с этим работы ИГТМ НАНУ заключались в изу- чении возможности безотходной утилизации угольных шламов и некондицион- ных углей. Наиболее целесообразен энерготехнологический вариант переработ- ки, позволяющий при нагреве углепородных смесей получать энергетические газы, а твердый остаток – реализовывать в строительной отрасли. Подобное решение данной проблемы основано на известных промышлен- ных способах термопереработки чистых, обеззоленных углей, которые позво- ляют при нагреве разложить органическую массу углей (ОМУ) на жидкие, твердые и газообразные продукты [1, 2]. Поскольку подобные работы по термопереработке угольных шламов прово- дились впервые, то в лабораторных условиях при моделировании промышлен- ных процессов полу- и коксования исследованы объемы и составы газа, выде- ляющегося при нагреве исходных проб угольного шлама, отобранных с по- верхности и глубины шламонакопителя № 1 Червоноградской ЦОФ [3, 4]. Предварительно проведенный элементный и технический анализ проб шла- ма показал наличие в них углерода в пределах 25,6-27,0%, зольности и летучих – 18,0-22,0% [4]. В лабораторных условиях без доступа воздуха, по стандарт- ной методике в условиях нагрева до конечной температуры 900 o С проведено коксование шламов. Отборы продуктов реакции осуществлены на температурах 400, 600, 800 и 900 o С с анализом состава газа и определением его объема. Составы продуктов реакций терморазложения различного состава углей до- статочно подробно описаны в литературе [1, 2]. Как известно повышение тем- пературы свыше 600 о С сопровождается протеканием реакций ароматизации и полимеризации с отщеплением газообразных продуктов, преимущественно во- дорода, и в меньшем количестве – метана, окиси углерода и азота. При этом терморазложение углей низкой стадии метаморфизма идет при более низких
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-54021
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn 1607-4556
language Russian
last_indexed 2025-12-07T18:54:57Z
publishDate 2012
publisher Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
record_format dspace
spelling Мусиенко, С.П.
2014-01-29T20:04:23Z
2014-01-29T20:04:23Z
2012
К разработке технологии возведения геокомпозитных охранных систем горных выработок / С.П. Мусиенко // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2012. — Вип. 101. — С. 228-233. — Бібліогр.: 4 назв. — рос.
1607-4556
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/54021
622.284:678.029.46
У статті розглянуто відмінності використання особливо тонко дисперсних в’яжучих
 (ОТДВ) у підземних умовах для створення елементів геокомпозитних конструкцій.
In article the differences of the use especially thinly of dispersible astringent are considered in
 underground terms for creation elements of geocomposit constructions.
ru
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
Геотехническая механика
К разработке технологии возведения геокомпозитных охранных систем горных выработок
To development of technology of erection geocomposit security systems of mine workings
Article
published earlier
spellingShingle К разработке технологии возведения геокомпозитных охранных систем горных выработок
Мусиенко, С.П.
title К разработке технологии возведения геокомпозитных охранных систем горных выработок
title_alt To development of technology of erection geocomposit security systems of mine workings
title_full К разработке технологии возведения геокомпозитных охранных систем горных выработок
title_fullStr К разработке технологии возведения геокомпозитных охранных систем горных выработок
title_full_unstemmed К разработке технологии возведения геокомпозитных охранных систем горных выработок
title_short К разработке технологии возведения геокомпозитных охранных систем горных выработок
title_sort к разработке технологии возведения геокомпозитных охранных систем горных выработок
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/54021
work_keys_str_mv AT musienkosp krazrabotketehnologiivozvedeniâgeokompozitnyhohrannyhsistemgornyhvyrabotok
AT musienkosp todevelopmentoftechnologyoferectiongeocompositsecuritysystemsofmineworkings