7. Shannon C.E. 1948. A mathematical theory of communication. Bell Syst. Tech. J. 27 (Jul.). Pp. 398-403.
8. Smith S.W. The Scientist and Engineering's Guide to Digital signal Processing. San Diego: California Technical Publishing, 1999. 650 pp.
9. Sokolov V. A. Criterion for evaluating the state of the scene based on the results of thermal imaging observation. 25th anniversary of the Kama state Polytechnic. in-TA "Students. Intelligence. Future": Nab. Chelny: publishing house of Campi. 319 PP.
10. Robert M. Gray, Lee D. Davisson. An Introduction to Statistical Signal Processing, Information Systems Laboratory Department of Electrical Engineering Stanford University, Department of Electrical Engineering and Computer Science University of Maryland, 1999. 444 pp.
УДК 622.283:622.363.2
ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ ГИДРОИЗОЛЯЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ КОМБИНИРОВАННОГО ТИПА В ШАХТНЫХ СТВОЛАХ КАЛИЙНЫХ РУДНИКОВ
В.В. Тарасов, И.В. Загвоздкин, П.В. Николаев
Представлен мировой опыт применения гидроизоляционных устройств комбинированного типа в шахтных стволах калийных и соляных рудников. Рассмотрена возможность применения химического уплотнительного кольца совместно с деревянным кейль-кранцем. Приведены испытания физических свойств материала химического уплотнительного кольца, предназначенного для герметизации крепи стволов калийных рудников. Показана работоспособность химического уплотнительного кольца, что предполагает его использование в качестве дополнительной гидроизоляционной прокладки совместно с деревянным кейль-кранцем.
Ключевые слова: кейль-кранец с пикотажным уплотнением, химический кейль-кранец, лабораторные исследования, шахтные стволы, гидроизоляционные устройства комбинированного типа.
Одним из главных и основных условий безопасной разработки калийных месторождений является обеспечение полной гидроизоляции всех горных выработок от проникновения рассолов с вышележащих водоносных горизонтов. Вертикальный ствол на Верхнекамском месторождении, пересекающий надсолевые породы и водоносные горизонты, является наиболее вероятным местом проникновения подземных вод и рассолов в рудник. Данное обстоятельство может способствовать развитию аварийной ситуации и прорыву пресных подземных вод в рудник, которые в свою очередь могут привести к затоплению рудника. Жёсткие требования по защите калийных рудников от затопления обусловили применение специальных способов проходки шахтных стволов с использованием чугунной тюбинговой крепи в интервале пересечения стволом обводнённых горных пород. Поэтому с целью исключения возможного проникновения подзем-
ных вод в соляные пласты при строительстве шахтных стволов на Верхнекамском месторождении предусматривают возведение специальных гидроизоляционных устройств - кейль-кранцев. Кейль-кранцами называют клиновой замок с деревянной расклинкой, выполненной в зазоре между наружной частью кольца опорных тюбингов и окружающей выработку породной стенки [1]. Основным элементом кейль-кранца является пикотаж-ное (деревянное) уплотнение, которое предназначено для создания водонепроницаемого замка в кольцевом пространстве между хвостовыми частями опорного тюбинга и породным массивом (рис. 1.).
Перед пробивкой деревянных клиньев стенка ствола в соляных породах обрабатывается до гладкой поверхности при помощи специальной шлиф машинки. Например, для оценки качества обработки стенки ствола № 1 Южного рудника СКРУ-2 (ПАО «Уралкалий») в последнее время использовался способ контроля шероховатости соляной стенки [2].
Рис. 1. Схема расположения традиционного кейль-кранца в крепи вертикального ствола
Сущность способа заключается в следующем: в нескольких местах контролируемой поверхности с использованием измерительных инструментов определяют среднюю глубину впадин, затем в этих же местах определяют значение электрической емкости воздушного зазора, образованного между поверхностью шахтного ствола, сложенного соляными породами, и поверхностью датчика прибора для измерения электрической
емкости при размещении его на контролируемой поверхности. После этого по полученным данным определяют зависимость величины электрической емкости воздушного зазора в нескольких местах контролируемой поверхности от глубины впадин на этих же участках и далее определяют электрическую емкость на всей боковой поверхности породной стенки в районе пикотажного уплотнения, после чего рассчитывают ее шероховатость. Всего в стволе № 1 произведено 56 измерений по всей боковой поверхности стенки ствола. Фактические показатели шероховатости, обработанной соляной породной стенки не превышали нормативные величины и находились в интервале от 1,396 до 6,493 микрон, что является достаточно хорошим результатам.
После обработки породной стенки и замера ее шероховатости, в кольцевом пространстве, образованном между опорным тюбингом и породной стенкой ствола, производится устройство пикотажного шва -кейль-кранца. Непосредственно конструкция пикотажного уплотнения состоит из футеровочных досок и пикотажных клиньев. Два крайних ряда представлены двумя рядами футеровочных досок типа I шириной 50 мм, изготовленных из мягкой породы дерева - бессучковой сосны, внутренние ряды - пикотажные клинья из бессучкового дуба типа II, III шириной 25 мм. Доуплотнение пикотажного шва до готовности осуществляется пико-тажными клиньями типа IV шириной 15 мм. Футеровочные доски и крупные пикотажные клинья в кольцевом зазоре (поперечном сечении уплотнения) располагаются по следующей схеме (по типам клиньев в расчете на 100 мм ширины зазора): 1-3-2-3-3-2-3-1 (т.е. 8 пикотажных клиньев в ряд, суммарной толщиной 250 мм). Два соседних ряда клиньев прибавляются так, чтобы стыки соседних клиньев одного ряда перекрывались клиньями соседнего ряда. Пробивка радиального уплотнения (стыки между тюбингами) шириной 32 мм осуществляется футеровочными досками типа VI, VII. Доуплотнение осуществляется пикотажными клиньями и шпильками типа V, VIII, IX, X.
Анализ практики по сооружению и эксплуатации (деревянных) кейль-кранцев показал, что ширина кольцевого зазора, предназначенного для устройства пикотажного уплотнения, наиболее оптимальна в пределах от 100 до 200 мм [3,4]. Данное обстоятельство связано с тем, что в кольцевом зазоре (поперечном сечении уплотнения) должно разместиться с высокой степенью уплотнения не менее восьми пикотажных клиньев разного типоразмера суммарной толщиной в один ряд от 250 до 275 мм.
При этом установлено, что если данная величина менее 100 мм, то большая вероятность возникновения критических нагрузок на соляную стенку ствола и появления микротрещин в соли, что недопустимо. В свою очередь, при величине свыше 200 мм возможно вспучивание (или выдавливание) пикотажного уплотнения и, как следствие, его разгерметизация.
Вышеизложенные доводы подтверждаются следующими аварийными ситуациями, происшедшими при строительстве вертикальных стволов на Верхнекамском месторождении [3 - 5].
1. В стволе № 4 Первого Березниковского рудника после естественного оттаивания ледопородного ограждения в сентябре 1964 г. была обнаружена течь ниже кейль-кранцев с дебитом до 9 м /ч. Создалось аварийное положение. Для исправления аварийной ситуации были приняты оперативные меры по ликвидации аварии: запущен в работу аварийный водоотлив и начаты работы по тампонажу закрепного пространства. В январе 1965 г. работы по тампонажу закрепного пространства были закончены, водопроявление ликвидировано.
2. В августе 1970 г. после прекращения работы замораживающей установки в стволе № 3 Третьего Березниковского рудника в 1970 г. произошел прорыв рассолов с потерей герметичности всех четырех кейль-кранцев. Для ликвидации аварийных рассолопритоков было решено провести повторное замораживание пород и разобрать аварийный участок крепи с изучением причин происшедшего и восстановлением герметичности кейль-кранцев.
Анализ причин возникновения аварийных ситуаций и проведенные позже лабораторные испытания УФ «ВНИИГ» показали, что причиной нарушения герметичности кейль-кранцев в стволах послужило раздавливание поверхности соляной стенки и появление микротрещин раскрытием до 0,15 мм и глубиной до 60 мм в тех местах, где нагрузки от пикотажного уплотнения превышали допустимые для соляного массива. Таким образом, наличие в массиве пород микротрещин с раскрытием до 0,15 мм позволило надсолевым водам/рассолам свободно проникнуть через пикотажное уплотнение кейль-кранца и вызвать аварийную ситуацию.
В Росии первые гидроизоляционные устройства - деревянные кейль-кранцы были применены по немецкой технологии в начале 30-х годов XX века при строительстве стволов на Первом Соликамском калийном комбинате. Затем практика установки деревянных кейль-кранцев в солесо-держащих породах для надежной гидроизоляции крепи стволов калийных рудников получила дальнейшее распространение.
Несмотря на огромный опыт применения деревянного кейль-кранца в качестве гидроизоляции многослойной крепи вертикальных стволов авторы статьи выделяют ряд существенных недостатков данного устройства:
- значительные по времени подготовительные работы при обработке и подготовки породной стенки перед пробивкой пикотажных клиньев (до 3 дней);
- трудоемкость работ по пробивке пикотажных клиньев, необходимость использования определенных навыков и опыта предыдущих лет для качественной пробивки пикотажного уплотнения;
- не исключены риски появления микротрещин в породном массиве от чрезмерных нагрузок пикотажного уплотнения;
- много времени уходит на процесс пробивки пикотажных клиньев (до 35 дней) приводит к увеличению сроков строительства вертикального ствола;
- не исключена возможность получение травм персоналом при работе с кувалдой;
- как правило, после сооружения пикотажного уплотнения возникают деформации опорных тюбингов (от давления пикотажных клиньев) которые достигают 10 мм и могут привести к разрушению опорного тюбинга;
- невозможность качественной и достоверной оценки герметичности всей конструкции с помощью известных способов проверки;
- при сооружении деревянного кейль-кранца необходимо использовать только специальные опорные тюбинги, что приводит к удорожанию конструкции;
- ограниченное количество опорных тюбингов в ряд (всего 2 тюбинга). При сложной геологии порой необходимо три или четыре ряда опорных тюбингов.
Все вышеперечисленные недостатки деревянного кейль-кранца привели к поиску других типов и разновидностей гидроизоляционных устройств, которые способны либо заменить существующие кейль-кранцы, либо дополнить их новыми, улучшенными свойствами.
В таблице приведено сравнение времени, затраченного на установку химического и деревянного кейль-кранцев, и времени, затраченного на их устройство в ходе выполнения работ на стволах Усть-Яйвинского рудника и Южного рудника СКРУ-2 [6].
Из табличных данных видно, что время, затраченное на установку разных герметизирующих элементов, наглядно демонстрирует преимущество химического уплотнения (ХКК) по сравнению с деревянным кейль-кранцами. Преимущества очевидны как для заказчика, так и для исполнителя работ.
Проанализировав мировой опыт по гидроизоляции вертикальных горных выработок, авторы статьи пришли к выводу, что помимо традиционной для РФ схемы герметизации, включающей в себя деревянный кейль-кранец с пикотажным уплотнением, в др. странах при проходке стволов с тюбинговой крепью (Канада) и при восстановлении тюбинговой крепи с использованием обсадных участков колонны (Германия) широко применяется устройство химических герметизирующих конструкций.
Так, например, в 1964 г. подразделение Dowell, Компании Dowell Chemical разработало гидроизолирующее кольцо для обеспечения герметизации между породными стенками и крепью шахтного ствола. Оно успешно использовалось для изоляции туннельной крепи, обсадных труб в
скважинах газохранилищ, крепи шахтных стволов и обсадных труб в нефтяных и газовых скважинах. Гидроизолирующее кольцо также использовалось в качестве забойки (забоечного материала) в скважинах для размещения ядерных отходов и было главным материалом для предотвращения выхода радиоактивных испарений в атмосферу. Уникальные свойства гидроизолирующего кольца подразделения Dowell предполагают его применение в широком ряде случаев.
Сравнение времени, затраченного на установку разных систем
герметизации ствола
№ ствола Герметизирующий элемент Наименование работ Затраченное время, сут.
Усть-Яйвинский рудник
1 Кейль-кранец и пикотаж Обработка стенок ствола, монтаж опорного тюбинга, пробивка пикотажного шва 29
2 Первый кейль-кранец и пикотаж Обработка стенок ствола, монтаж опорного тюбинга, пробивка пикотажного шва 24,5
2 Второй кейль-кранец и пикотаж Обработка стенок ствола, монтаж опорного тюбинга, пробивка пикотажного шва 24,5
1 Химическое кольцевое уплотнение Смешивание компонентов, заливка смеси 1,3
2 Первое химическое кольцевое уплотнение Смешивание компонентов, заливка смеси 1,5
2 Второе химическое кольцевое уплотнение Смешивание компонентов, заливка смеси 1
Южный рудник СКРУ-2
1 Кейль-кранец и пикотаж Обработка стенок ствола, монтаж опорного тюбинга, пробивка пикотажного шва 21
1 Химическое кольцевое уплотнение Смешивание компонентов, заливка смеси 1
Одним из первых применений гидроизолирующего кольца была герметизация трубы с большим диаметром в крепких соляных породах в Tatum Salt Dome рядом с Хаттисбергом, Миссисипи, где над соляным ку-
полом располагались вышележащие водоносные горизонты, в трещиноватых породах, которые проникая к соляному зеркалу растворяли соль и образовывали карстовые пустоты. Проведение гидроизоляционных тампо-нажных работ с использованием цемента также не дали результата. Применение гидроизолирующего кольца, размещенного, как показано на рис. 2, привело к абсолютно сухому стволу.
После успешного его применения данная технология была использована на следующих объектах:
- стволы калийных шахт провинции Саскачеван, пройденных через водоносный слой Блэрмор (Канада) обязательно изолируются с помощью гидроизолирующего кольца. Данные стволы были пройдены до глубины 1000 м методом замораживания. После оттаивания ЛПО была сделана гидроизоляция, чтобы не допустить притока воды через водосборное кольцо, размещенное напротив соляной формации. Гидроизолирующий материал успешно предотвратил поступление воды в кольцевое отверстие данного ствола;
- шахты каменной соли в Луизиане изолированы с помощью гидроизолирующего кольца для предотвращения затопления вышележащими водоносными зонами.
Рис. 2. Схема метода размещения гидроизолирующего кольца компании Dowell для гидроизоляции трубы большого диаметра
в Tatum Salt Dome
По составу «гидроизолирующее кольцо компании Dowell - это упругий полимерный уплотнитель, который производятся из уникального полимера, набухающего при соприкосновении с водой. Данный полимер химически сшивается во время образования прокладки. Результатом является трехмерная сеть полимерных молекул, которая имеет адекватную физическую прочность, но сохраняет свойство набухания в воде. Когда гидроизолирующее кольцо-прокладка компании Dowell ограничено фланцевыми соединениями туннеля или крепи шахтного ствола, эластичная природа материала позволяет обеспечить воздухонепроницаемую, а также водонепроницаемую структуру. Данное свойство может помочь, например, минимизировать расходы на подготовку воздуха при проходке туннеля под руслом реки. Более того, любая попытка воды протечь через соединения, содержащие гидроизолирующее кольцо-прокладку, сразу нейтрализуется, т.к. материал прокладки набухает сильнее и блокирует путь протечки.
В нашей стране химические полимерные уплотнители разных фирм производителей начали массово использовать при строительстве шахтных стволов на ВМКС начиная с 2009 года. Так, например, в стволах Усольско-го калийного комбината и Верхнекамской калийной компании для дополнительной гидроизоляции стволов применили материалы, для химического уплотнения, разработанные компанией Basf. В стволах Усть-Яйвинского рудника и Южного рудника СКРУ-2 немецкими специалистами были применены химические уплотнители, разработанные компанией АМС и Шлюмберже (Россия). При этом химические уплотнения были применены совместно с деревянными кейль-кранцами и заливались за нормальные тюбинговые кольца.
В дальнейшем совместное применение деревянного и химического кейль-кранцев (ХКК) получило название «комбинированные гидроизоляционные устройства».
Исследуя успешный опыт применения химического кейль-кранца совместно с деревянным в стволах Усольского калийного комбината и Усть-Яйвинского рудника при разработке первоначального проекта по проходке и строительству шахтных стволов Южного рудника СКРУ-2 ПАО «Уралкалий» предусмотрено отказаться от деревянных кейль-кранцев в пользу химического кейль-кранца, разработанного компанией «Шлюмбереже» (Россия). Воздержатся от применения деревянных кейль-кранцев, было продиктовано отсутствием персонала, обладающим определенным навыком и опытом пикотирования деревянного кейль-кранца, а также имеющимся положительным «мировым и отечественным опытом» успешного применения ХКК для обеспечения гидроизоляции тюбинговой крепи вертикальных шахтных стволов на соляных и рудных месторождениях. Дело в том, что по техническим условиям, заливка ХКК выполняется персоналом без специфических знаний и навыков. В том случае, если возникнет переток природных вод вниз по швам между тюбинговой крепью и
породой, то материал ХКК начнет увеличиваться в объеме и заполнять кольцевое пространство. Таким образом, обеспечивается герметизация кольцевого пространства ствола, и будут заполнены остаточные пустоты, в случае их наличия.
В связи с тем, что на сегодняшний день нет достоверных данных о успешном применении ХКК на протяжении 50 лет в условиях Верхнекамского месторождения, решено в новых стволах Южного рудника СКРУ-2 выполнить комбинированное гидроизоляционное устройство, которая состоит из химического (CSR, «Шлюмберже») и деревянного кейль-кранцев. Базовой конструкцией гидроизоляционного устройства принять - кейль-кранц, с деревянным пикотажным уплотнением интервала «соляная стенка - чугунный тюбинг», а вспомогательной конструкцией решено установить химическое уплотнительное кольцо (или химический кейль-кранц - ХКК), который устанавливается выше традиционного кейль-кранца, в верхней части ПКС за специальные опорные тюбинги.
В процессе проведения работ по приготовлению материала химического кейль-кранца CSR («Шлюмберже», Россия) на скиповом стволе Южного рудника СКРУ-2 (ПАО «Уралкалий») для его дальнейшего обустройства были отобраны пробы материала ХКК для проведения ряда исследований, в частности взаимодействия подземных вод различной степени минерализации с материалом химического кейль-кранца.
В первую очередь изготовлены опытные образцы, которые представляли из себя прямоугольный параллелепипед объемом близким к 100 см . Для испытаний образцов использовалась вода объемом 0,5 л с различной минерализацией: 1) пресная (до 1г/л); 2) рассол (150 г/л); 3) рассол (300 г/л).
Испытания по набуханию проводились по двум направлениям.
В первом случае образцы заливались водой с разной минерализацией и находились в постоянном контакте с жидкостью. В результате конечный объем по сравнению с первоначальным увеличился в 7,5 раз (в пресной воде), в 5,5 раз (в рассоле с минерализацией 150 г/л) и в 4,5 раза (в рассоле с минерализацией 300 г/л) (рис.3).
Во втором случае выполнялись цикличные процессы: «замачивание» - «сушка» - «замачивание» - «сушка».
В результате первоначального замачивания объем образца увеличился в 5 раз (в пресной воде), в 3 раза - в рассолах 150 г/л и 300 г/л.
После первой «сушки» объем образца уменьшился по отношению к величине уже «набухшего» объема в 2 раза в пресной воде, снизился в 1,3 раза в рассоле с минерализацией 150 г/л и практически не изменился в рассоле с минерализацией 300 г/л.
Рис. 3. Результаты исследования набухаемости материала при постоянном воздействии с жидкостью
Затем образцы повторно подверглись замачиванию, в результате чего итоговый объем увеличился по сравнению с первоначальным в 5,5 раз в пресной воде и в 3,5 раза - в рассолах (150г/л и 300 г/л).
В дальнейшем произведен окончательный процесс сушки образцов, по итогам которого образец, находившийся в пресной воде «вернулся» к первоначальному объему. Образец, находившийся в рассоле (150 г/л) уменьшился в 2,2 раза по отношению к объему «набухшего», но по отношению к первоначальному увеличился в 1,6 раз. Образец, находившийся в рассоле (300 г/л), уменьшился в 1,6 раз по отношению к объему «набухшего», но по отношению к первоначальному увеличился в 2,3 раза (рис. 4).
По результатам исследований изменения степени объема материала химического кейль-кранца скипового ствола Южного рудника СКРУ-2 (ПАО «Уралкалий»), выполненных по двум направлениям, можно сделать вывод о том, что и при постоянном, и при цикличном взаимодействии материала химического кейль-кранца с подземными водами различной минерализации происходит увеличение его объема в несколько раз, что в целом обеспечивает надежность гидроизоляционного сооружения и дальнейшую безопасную эксплуатацию как шахтного ствола, так и всего рудника.
Результаты набухаемости материала при цикличном воздействии с жидкостью
450
г*} £
° 350 £
а
® 250 150
50
11.12.19 21.12.19 31.12.19 10.1.20 20.1.20 Дата
Рис. 4. Результаты изменения степени объема материала при цикличном воздействии с жидкостью
Кроме испытаний на изменения степени объема, были проведены следующие исследования герметизирующего материала в специализированной лаборатории:
- исследования адгезионных свойств материала показало, что сцепление материала с соляной породой составило 0,15 МПа, бетоном -0,17 МПа, чугуном - 0,12 МПа;
- исследования на фильтрацию материала с бетоном и каменной солю в камере трехосного сжатия. Температура проведения опытов составляла от +10 до -10 °С, давление фильтрации ограничивалось 3 МПа. Эксперименты на фильтрацию по всем образцам с максимальным давлением до 3 МПа продолжались в течение суток. Подтверждением герметичности контакта служило отсутствие давления в манометре на выходе из камеры трехосного сжатия. В результате проведенных испытаний установлено, что все образцы водонепроницаемы и для пресной воды, и для соляного раствора (плотность - 1,221 г/см3);
- исследование материала на прочностные и деформационные характеристики. Прочность материала на растяжение при температуре твердения «плюс» 10 0С составляет 0,21 МПа, максимальное удлинение - около 310 % и при температуре твердения «минус» 10 0С - 0,11 МПа и 60 %, соответственно рис. 5.
Анализируя вышеизложенное, можно сделать вывод, что химическое уплотнение имеет ряд преимуществ по сравнению с деревянным пикотажем, в первую очередь, это простота изготовления и заливки ХКК, во вторую очередь, - значительно меньшее время уходит на выполнение работ при обеспечении эквивалентной степени герметизации.
Рис. 5. Результаты определения прочности на растяжение материала С8Я при температуре твердения «плюс» 10 0С и «минус» 10 0С
К тому же химико-технические характеристики материала, как показали опыты, соответствуют технологической карте производителя химического материала и имеется возможность его использования при сооружении водонепроницаемого химического кольца в строящихся стволах калийных рудников.
Однако, несмотря на выявленные в ходе работ преимущества, полностью отказаться от деревянного пикотажного уплотнения на современном этапе строительства шахтных стволов в соляных породах не представляется возможным ввиду отсутствия практических данных о работе ХКК и огромной ответственности за работу ствола, срок эксплуатации которого рассчитывается на пятьдесят и более лет.
Поэтому в настоящее время наиболее рациональным является применение гидроизоляционных устройств комбинированного типа, где базовой конструкцией является кейль-кранец с деревянным пикотажным уплотнением интервала «соляная стенка - опорный тюбинг», а вспомогательной конструкцией - химическое уплотнительное кольцо (или химический кейль-кранец - ХКК), заливаемый на контакт «соляная стенка - чугунный тюбинг».
Список литературы
1. Инструкция на сооружение гидроизоляционного устройства (кейлькранца) при проходке стволов на калийных месторождениях (вторая редакция). Пермь - Березники, 1974. 39 с.
2. Способ контроля шероховатости поверхности шахтных стволов в соляных породах: пат. 2612755 РФ; G01N 27/22; заявл. 23.10.2015; опубл. 13.03.2017. Бюл.12.
3. Ольховиков Ю.П. Крепь капитальных горных выработок калийных и соляных рудников. М.: Недра, 1984. 238 с.
4. Ольховиков Ю.П., Тарасов В.В., Пестрикова В.С Обзор аварийных ситуаций, возникших на Верхнекамском калийном месторождении при проходке шахтных стволов // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2015. № 5. С. 23-29;
5. Литвин А.З., Поляков Н.М. Проходка стволов шахт специальными способами. М.: Недра, 1974. 250 с.
6. Шильдер Р, Шенесхофер М, Загвоздкин И.В. Внедрение передового опыта герметизации нижней части тюбинговой колонны при строительстве стволов Усть-Яйвинского рудника // Безопасность труда в промышленности. 2016. № 7. С. 24-27.
Тарасов Владислав Викторович, зав. лабораторией, Vladislav. Tarasov@,uralkali. com, Россия, Пермь, АО «ВНИИ Галургии»,
Загвоздкин Иван Васильевич, ст. преподаватель, [email protected], Россия, Березники, БФ ПНИПУ,
Николаев Павел Валентинович, гидрогеолог, Nikolayev. Pavel@,ts-gruppe. com, Россия, Соликамск, филиал ООО «Тиссен Шахтбау ГмбХ» (Германия)
EXPERIENCE AT THE APPLICATION OF WATERPROOFING DEVICES COMBINED TYPE IN THE SHAFTS OF POTASH MINES
V.V. Tarasov, I.V. Zagvozdkin, P.V. Nikolaev
The article presents a world experience in the application of waterproofing devices combined type in the mine shafts of potash and salt mines. A possibility of applying a chemical sealing ring together with wooden water seal has been considered. The article presents testing of physical properties of the chemical sealing ring material designed for sealing the support of the mine shafts of potash mines. The article shows an efficiency of the chemical sealing ring which suggests its use as an additional waterproof gasket together with wooden water seal.
Key words: water seal with picotage sealing, chemical water seal, laboratory research, mine shafts, waterproofing devices combined type.
Tarasov Vladislav Viktorovich, head of a laboratory, Vladislav.Tarasov@,uralkali. com, Russia, Perm, JSC "VNII Galurgii",
Zagvozdkin Ivan Vasilievich, senior lecturer, iv. zagvozdkin@yandex. ru, Russia, Berezniki, BF PNRPU,
Nikolaev Pavel Valentinovich, hydrogeologist, Nikolayev.Pavel@,ts-gruppe. com, Russia, Solikamsk, branch of Thyssen Schachtbau GmbH LLC (Germany)
Reference
1. Instructions for the construction of a waterproofing device (keylkranz) when sinking shafts in potash deposits (second edition). Perm-Berezniki, 1974. 39 p.
2. Method for control of surface roughness of mine shafts in salt rocks: Pat. 2612755 RF; G01N 27/22; application 23.10.2015; publ. 13.03.2017. Byul. 12.
3. Olkhovikov Yu. P. Support of capital mining potash and salt mines. Moscow: Nedra, 1984, 238 p.
4. Olkhovikov Yu. P., Tarasov V. V., Pestrikova V.C Review of emergency situations that occurred at the Verkhnekamskoye potash Deposit during the sinking of mine shafts // Gorny information and analytical Bulletin. 2015. no. 5. Pp. 23-29;
5. Litvin A. Z., Polyakov N. M. Sinking of mine shafts by special methods. Moscow: Nedra, 1974, 250 p.
6. Schilder R, Scheneshofer M, Zagvozdkin I. V. Introduction of advanced experience in sealing the lower part of the tubing column in the construction of the Ust-yayvinsky mine shafts // labor Safety in industry. 2016. no. 7. Pp. 24-27.
УДК 622.272.031:622.833.33
РАЗУПРОЧНЕНИЕ КРОВЛИ НА МОЩНЫХ ПОЛОГИХ ПЛАСТАХ УГЛЯ ПУТЁМ ПРИМЕНЕНИЯ ТЕХНОЛОГИИ ИХ ОТРАБОТКИ СЛОЯМИ ПО ПОЧВЕ
В.О. Торро, А.В. Ремезов, В.П. Тациенко, Е.В. Кузнецов
Крупноблочное обрушение тяжёлых пород кровли обуславливает наличие повышенных силовых нагрузок на механизированную крепь при отработке первых слоёв пластов III и IV - V Томусинского угольного месторождения. Кроме того, дополнительные трудности при отработке этих пластов слоями в нисходящем порядке вызываются сложной морфологией пласта. Всё это обуславливает необходимость обоснования технологии отработки мощных пологих пластов угля длинными очистными забоями слоями по их почве как альтернативы любому виду искусственного разупрочнения кровли.
Ключевые слова: труднообрушаемые породы кровли, мощные пологие пласты, срез непосредственной кровли, разупрочнение кровли, технология отработки слоями по почве пласта, подсечной слой, подкровельная пачка угля, блочное деформирование подрабатываемого углепородного массива, безуступное (псевдопластическое) смещение подрабатываемого массива.
В угольных бассейнах СНГ более 170 шахтопластов с углом падения до 35° имеют труднообрушаемые породы основной кровли, которые в периоды проявления осадок основной кровли создают повышенные нагрузки на крепи очистных выработок. Наибольшее число пластов с тяжёлыми кровлями расположены в Кузнецком и Донецком бассейнах - 53 и 58 соответственно [1]. При этом лидерство по количеству мощных пластов с тяжёлыми кровлями остаётся за Кузнецким бассейном.