Технология инъекционной изоляции пластовых выработок угольных шахт

А.Е. Майоров, Д.П. Кулик, И.Л. Абрамов
Федеральный исследовательский центр угля и углехимии Сибирского отделения Российской академии наук, г. Кемерово, Российская Федерация
Горная Промышленность №S2 / 2023 стр. 47-52

Резюме: Разработан базовый состав технологической суспензии для инъекционного тампонажа краевой части угольного пласта. Исследуемые водо-твердые технологические суспензии активно проявляют структурные характеристики при различных скоростях плоского потока в трещине. Повышение концентрации технологических суспензий и введение в состав золо-шлаков обеспечивает нелинейный рост динамического (предельного) напряжения сдвига τ0 и сопровождается скачком его значения в диапазоне водо-твердого соотношения от 0,35 до 0,4. Разработаны схемы ведения тампонажных работ для различных категорий устойчивости угольных пластов, отличающиеся применением набрызг-изолирующего покрытия, коллекторной схемы подключения и системы вакуумирования инъекционных скважин. Контроль режимных параметров с текущей оперативной оценкой степени трещиноватости массива позволяет управлять движением потока и давлением нагнетания ТС, снижая потери раствора при повышении качества инъекционной изоляции.

Ключевые слова: угольный пласт, тампонаж, инъекционная изоляция, вакуумирование, технологические суспензии, фильтрация, радиус распространения

Благодарности: Работа выполнена в рамках государственного задания ФГБНУ «Федеральный исследовательский центр угля и углехимии Сибирского отделения Российской академии наук» проект FWEZ-2021-0002 «Разработка эффективных технологий добычи угля роботизированными горнодобывающими комплексами без постоянного присутствия людей в зонах ведения горных работ, систем управления и методов оценки технического состояния и диагностики их ресурса и обоснование обеспечения воспроизводства минерально-сырьевой базы» (рег. №АААА-А21-121012290021-1).

Для цитирования: Майоров А.Е., Кулик Д.П., Абрамов И.Л. Технология инъекционной изоляции пластовых выработок угольных шахт. Горная промышленность. 2023;(S2):47–52. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2023-S2-47-52

Информация о статье

Поступила в редакцию: 13.07.2023

Поступила после рецензирования: 14.08.2023

Принята к публикации: 15.08.2023

Информация об авторах

Майоров Александр Евгеньевич – доктор технических наук, профессор РАН, главный научный сотрудник, Институт угля Федерального исследовательского центра угля и углехимии Сибирского отделения Российской академии наук, г. Кемерово, Российская Федерация; https://orcid.org/0000-0003-2093-775X; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Кулик Денис Петрович – ведущий инженер, Институт угля Федерального исследовательского центра угля и углехимии Сибирского отделения Российской академии наук, г. Кемерово, Российская Федерация; https://orcid.org/0000-0002-8150-4344; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Абрамов Игорь Леонидович – кандидат технических наук, доцент, старший научный сотрудник, Институт угля Федерального исследовательского центра угля и углехимии Сибирского отделения Российской академии наук, г. Кемерово, Российская Федерация; https://orcid.org/0000-0002-2161-3354; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

1. Игишев В.Г. Борьба с самовозгоранием угля в шахтах. М.: Недра; 1987. 177 с.

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

3. Черданцев Н.В., Черданцев С.В. Разработка и реализация математической модели геомеханического состояния горного массива, вмещающего угольный пласт и пройденную по нему выработку. Вычислительные технологии. 2017;22(1):84–96. Режим доступа: http://www.ict.nsc.ru/jct/getfile.php?id=1777

4. Хямяляйнен В.А. Развитие инъекционных способов уплотнения массивов горных пород в Кузбассе. Вестник Кузбасского государственного технического университета. 2015;(5):25–31. Режим доступа: https://journals.kuzstu.ru/article/2936. pdf

5. Майоров А.Е., Патраков Ю.Ф., Семенова С.А., Абрамов И.Л., Непеина Е.С. Обоснование актуальности инъекционной локализации и дезактивации эндогенного самовозгорания угольных пластов. Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов. 2020;(6):324–330.

6. Sun Y., Li G., Zhang J., Sun J., Huang J., Taherdangkoo R.New insights of grouting in coal mass: From small-scale experiments to microstructures. Sustainability. 2021;13(16):9315. https://doi.org/10.3390/su13169315

7. Nash W.R. Grouting in underground mine construction. Mining Engineering. 1984;(3):248–250.

8. Кулик Д.П. Обоснование технологии изоляции приконтурной зоны пластовых выработок. В кн.: Соболева О.А., Ушаков А.Г., Шевченко Р.А. (ред.) Кузбасс: образование, наука, инновации. Молодежный вклад в развитие научно-образовательного центра «Кузбасс»: материалы 10-го Инновационного конвента, г. Кемерово, 30 января 2022 г. Кемерово: Кемеровский государственный университет; 2022. С. 32–36. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/crhfhg

9. Кулик Д.П. Обоснование технологических схем инъекционной изоляции краевой части угольного пласта. В кн.: Майоров А.Е. (ред.) Развитие – 2021: материалы Ежегодной конференции молодых ученых, г. Кемерово, 11–13 мая 2021 г. Кемерово: ФИЦ УУХ СО РАН; 2021. С. 22–36. https://doi.org/10.53650/9785902305620_22

10. Майоров А.Е., Абрамов И.Л., Кулик Д.П. Оценка трещиноватости и фильтрационных свойств массива горных пород. Вестник Научного центра ВостНИИ по промышленной и экологической безопасности. 2021;(2):12–21. https://doi.org/10.25558/VOSTNII.2021.90.58.002

11. Нургалиев Е.В. Обоснование и разработка технологии изоляции пластовых выработок безврубовыми монолитными перемычками с одновременным возведением тампонажных завес: дис. … канд. техн. наук. Кемерово; 2021. 311 с.

12. Хямяляйнен В.А., Бурков Ю.В., Сыркин П.С. Формирование цементационных завес вокруг капитальных горных выработок. М.: Недра; 1994. 400 с.