Обоснование и разработка технологии изоляции пластовых выработок безврубовыми монолитными перемычками с одновременным возведением тампонажных завес.

Актуальность темы. Основным современным регламентированным технологическим приёмом локализации и изоляции неиспользуемых горных выработок и выработанных пространств от действующих, является опалубочное возведение изолирующих безврубовых монолитных перемычек из специализированных смесей на основе цемента (ИП), обладающих необходимой прочностью, термо- и теплостойкостью, негорючестью. Только в угольных шахтах Кузбасса ежегодно возводят и эксплуатируют более 1 тыс. указанных изолирующих сооружений, непосредственно влияющих на состояние общешахтной атмосферы, долю кислорода, монооксида углерода и метана в выработанном пространстве, эндогенную пожароопасность, общую безопасность и эффективность ведения горных работ. Современные технологии и регламенты угледобычи требуют повышения количества изолирующих сооружений. Основной объем ИП возводится именно в пластовых выработках (штреки, сбойки и т.д.). При этом, условия эксплуатации ИП осложнены наличием вмещающего угольного пласта с сильно нарушенной приконтурной зоной, что предъявляет особые требования к используемым технологиям изоляции, конструкциям и материалам. Главной, не решённой до настоящего времени проблемой является отсутствие полноценной герметичности и управляемой консолидации тела ИП с трещиноватым вмещающим углепородным массивом пластовых выработок. При этом, известные решения по технологии изоляции выработок и тампонажу приконтурной зоны реализованы обособленно, а используемые материалы не унифицированы, что, в общем, снижает качество изолирующих сооружений, повышает трудоёмкость и стоимость работ. Также, известный опыт изоляции, применительно к пластовым выработкам, не учитывает: локальные нормативные требования; особенности нарушенной структуры вмещающего углепородного массива и режимы фильтрации специализированных цементных смесей; необходимую рациональную геометрию окружающей тампонажной завесы (минимум распространения вдоль горной выработки при максимуме ширины); необходимость применения новых составов из импортозамещающих совмещаемых материалов с заданными реологическими и физикомеханическими характеристиками для возведения тела перемычки и тампонажной завесы; необходимость унификации и объединения во времени технологических операций с учетом эксплуатационной специфики ИП в современных условиях и требованиях к воздушной среде подземного пространства. Отсутствуют технологии комплексной интеграции изолирующего сооружения в нарушенную приконтурную зону и его консолидацию с вмещающим углепородным массивом. Очевидно, что опалубочное возведение изолирующей безврубовой монолитной перемычки, технологически увязанное с одновременным управляемым возведением тампонажной упрочняюще-уплотняющей завесы с заданными характеристиками, из смесей на минеральном вяжущем с единым базовым составом, даст эффект повышения скорости и качества изоляции пластовых выработок угольных шахт. При этом, будет обеспечена консолидация тела ИП с трещиноватой приконтурной зоной пластовых выработок. Работа выполнена по направлениям программ фундаментальных научных исследований ФИЦ УУХ СО РАН в части комплексного освоения и сохранения недр Земли, инновационных процессов разработки месторождений полезных ископаемых; программы СО РАН «Научное и технологическое обеспечение социально-экономического развития Кемеровской области»; в рамках договорных работ научно-производственной компании ООО «УГМ-Сервис» (Упрочнение Горного Массива, Кемерово) с угледобывающими компаниями России, 2012-2019 гг.