Документ

Уголь Украины 2000,9

П. Я. БОЛЬШАКОВ, канд. техн. наук (Минтопэнерго Украины)
А. Ф. БУЛАТ, доктор техн. наук (ИГТМ НАН Украины)
Е. Д. ДУБОВ, канд. техн. наук (ДонУГИ)

МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРИЕМОЧНЫХ ИСПЫТАНИЙ ТЕХНОЛОГИИ И СРЕДСТВ АНКЕРНОГО КРЕПЛЕНИЯ

Программа широкомасштабного внедрения на шахтах Украины нового поколения анкерных крепей и средств механизации их возведения и контроля состояния реализует новую технологию опорного крепления горных выработок. Вопросы организации внедрения анкерной крепи на шахтах решают организации, уполномоченные Минтопэнерго Украины: технические — ЗАО "Карбоспецполимеркрепь", научно-методические -Центр анкерного крепления при ИГГМ НАН Украины, технологические — ДонУГИ.
За период с 1997 по 2000 г. исполнителями программы "Анкер" осуществлены первоочередные работы по подготовке освоения угольной промышленностью технологии опорного крепления выработок анкерными системами с применением средств механизации их возведения и контроля состояния:
введены в действие руководящие нормативные документы КД 12.01.01.501—98 и КД 12.01.01.502—98 [1,2]; разработана техническая документация, проведены стендовые испытания опытных партий материалов и элементов анкерной крепи (прокат арматурный для элементов крепления, анкер стеклопластиковый армированный трубчатый, штанги, гайки, шайбы и др.), индикаторов контурных и глубинных;
организовано производство элементов анкерной крепи, полимерных ампул с закрепителем и индикаторов контроля состояния армированных горных пород; отработана экспериментальная технология опорного крепления анкерами и испытаны оборудование и средства механизации возведения крепи в шахтных условиях.
Дальнейшие работы по внедрению технологии невозможны без приемочных испытаний ее, включая средства анкерного крепления выработок. Испытания будут осуществлены в соответствии с Отраслевым положением [3]. В качестве базовых предприятий для их проведения выбраны шахты "Россия" ГХК "Селидовуголь", "Павлоградская" ГХК"Павлоградуголь", "Красноармейская-Западная" № 1 ГХК "Макеевутоль" и ''Южнодонбасская" № 1. По горно-геологическим и горно-техническим условиям шахты отвечают требованиям раздела 5 "Условия применения анкерной крепи" КД 12.01.01.501, имеют выданные Центром анкерного крепления разрешения на работы по проектированию и сооружению выработок с анкерами и аттестаты о подготовке специалистов шахты (инженера по анкерному креплению, главных геолога, технолога и маркшейдера).
В соответствии с "Программой и методикой приемочных испытаний" (ИГТМ и ДонУГИ) испытания планируется провести в два этапа л достаточно широком спектре горногеологических условий:
первый (2000 г.) — когда будет проверена работоспособность анкерной крепи как технического средства технологии опорного крепления на ограниченных участках подготовительных выработок;
второй (2001 г.) — полномасштабные, когда будет отработана технология опорного крепления анкерными системами, подготовлены выемочные столбы и на этой основе выполнена всесторонняя проверка надежности и безопасности крепи, оценена эффективность ее воздействия на технологию ведения горных работ, в том числе и па добычу угля.
Объектом приемочных испытаний (далее — объект) является анкерная крепь в сборе из элементов, состав и параметры которой определены для конкретной выработки Пас портом анкерной крепи. Она установлена в соответствии с Паспортом проведения и крепления выработки с применением средств механизации возведения и индикации состояния армированных пород.
Объект предназначен для обеспечения надежного и безопасного функционирования выработки путем ограничения развития деформации пород приконтурной ионы и сохранения формы и размеров поперечного сечения [4]. Общие технические требования к компонентам определены КД 12.01.01.501—98, к организации и порядку работ по анкерному креплению — КД 12.01.01.502—98.
Отличительной особенностью приемочных испытаний является то, что их объект представляет собой сложную систему, включающую подсистемы "Углепородный массив — Паспорт анкерной крепи — Анкерная крепь и се элементы — Оборудование для возведения — Технология возведения — Контроль состояния горных выработок—Эксплуатация выработки с анкерной крепью". Поэтому приемочные испытания следует проводить с учетом всего комплекса проблем, связанных с анкерным креплением, к которым относятся:
оценка горно-геологической и горно-технической обстановки с позиций технологии опорного крепления анкерами (подсистема "Углепородный массив");
обоснование и выбор параметров крепи в соответствии с реальной горно-геологической и горно-технической обстановкой ("Паспорт анкерной крепи");
производство, поставки и применение элементов ("Анкерная крепь и ее элементы"); производство, поставки и применение оборудования для возведения ("Оборудование для возведения"):
сооружение выработок с анкерной крепью ("Технология возведения"); организация длительного контроля работы анкеров и безопасного состояния выработки ("Контроль состояния горных выработок"); технология ведения горных работ в выработках ("Эксплуатация выработки с анкерной крепью").
Подсистемы можно охарактеризовать следующим образом. Геотехническая оценка горно-геологической и горно-технической обстановки на шахте с позиций технологии опорного крепления анкерами проводится согласно КД 12.01.01.501 для определения возможности применения анкерной крепи в проводимой выработке; для выявления ограничивающих факторов: оценки категории устойчивости выработки; сбора других исходных данных, чтобы составить Паспорт анкерной крепи. Его сутью является обоснование и выбор требованиям КД 12.01.01.501 параметров крепи в соответствии с реальной горно-геологической и горно-технической обстановками. Анкерная крепь (как основной вид крепления) представляет собой специально изготовленную систему штанг, которые установлены в приконтурной зоне выработки и закреплены с помощью полимерных закрепителей в ампулах. Анкера соединены между собой в ряды прижатыми к поверхности выра ботки подхватами. Элементы крепи соответствуют требова ниям КД 12.01.01.501, их характеристики определены в проектах технических условий, которые будут согласованы и утверждены по результатам приемочных испытаний.
Для возведения крепи используется оборудование, отве чающее КД 12.01.01.501, к которому прежде всего относится переносное буровое производства фирмы "Schmidt, Kranz& Сo", "GmbH" (Германии), поставляемое ЗАО "Карбоспецполимер крепь". Характеристики оборудования определены в проектах технических условий, которые будут согласованы и утвер ждены по результатам приемочных испытаний.
Основные требования к технологии сооружения еырабо ток вытекают из особенностей развития геомеханических процессов во вмещающих породах и включают следующее предварительные работы; подготовительный этап—сооруже ние выработки с комбинированной рамно-анкерной крепью переходной — возведение анкерной крепи с рамной крепью в качестве защитной; основной этап — сооружение выработок с анкерной крепью как основного вида крепления; подготови тельные операции возведения, основные операции, бурение шпуров, установка сталеполимерных анкеров и стеклопласти ковых анкеров; заключительные операции возведения анкер ной крепи. Необходимое условие — соблюдение требований безопасности при возведении анкерной крепи.
Контроль безопасного состояния горных выработок с анкерной крепью должен осуществляться: визуально-систематическим наблюдением за качеством установки анкеров; контрольными и тестовыми испытаниями; приборпо-систематическим наблюдением; регистрацией и анализом состояния контурных и глубинных индикаторов. Характеристики индикаторов определены в проектах технических условий.
Эксплуатация выработки с анкерной крепью разрешается при выполнении требований КД 12.01.01.501 и при наличии документов о соответствии выработки с анкерной крепью требованиям КД 12.01.01.501.
Цель приемочных испытаний — получение объективной и достоверной информации о фактических технических и экономических показателях объекта, обеспечивающих его надежность и безопасность, проверка его соответствия требованиям КД 12.01.01.501 и конструкторской документации и принятия решения о целесообразности широкомасштабного освоения технологии и средств опорного крепления выработок анкерами Задача испытаний — контроль обеспечения объектом : заданном диапазоне горно-геологических и горно-технических условий удержания деформации и смещения пород приконтурной зоны до критических пределов не более 25 мм на протяжении периода сооружения и эксплуатации выработки. При этом должна быть выполнена проверка по подсистемам:
Анкерная крепь — рабочих нагрузок на штанги, состояние элементов крепи;
Оборудование для возведения анкерной крепи — работоспособности применяемого оборудования для возведения крепи, износа расходных материалов;
Технология возведения анкерной крепи—пооперационной продолжительности установки одного анкера и возведения крепи в эаходке;
Контроль состояния горных выработок с анкерной крепью — показаний системы индикации, установленной в выработке: Эксплуатация выработки с анкерной крепью (на втором этапе приемочных испытаний) — оценка эффективности воздействия технологии опорного крепления анкерами на технологию ведения горных работ, в том числе и на добычу угля.
Еще одна особенность приемочных испытаний заключается в следующем. В число задач входят замеры деформаций и смещений пород приконтурной зоны, а также нагрузок на анкер. При эксплуатации выработки замеры будут проводить с помощью системы контурных и глубинных индикаторов. Поскольку система индикации входит в состав объекта и подлежит приемочным испытаниям, то замеры должны осуществляться независимыми от объекта средствами, достоверность измерений с помощью которых апробирована практикой, Для этого на базовых шахтах предполагается оборудовать контрольно-измерительные и тензометрические станции.
Приемочные испытания по каждому этапу предусматриваются в следующем порядке:
1) подготовка к: приемочным испытаниям — обучение обслуживающего персонала шахты; получение, разгрузка, контроль.комплектности, складирование и хранение экспериментальной партии элементов крепи; контрольная сборка и опробование (при необходимости) их — на поверхности шахты, доработка с учетом конкретных условий эксплуатации; изготовление и комплектация контрольно-измерительных и тензометрических станций, установка их в местах проведения испытаний;
2) приемочные испытания — приведение контрольно-измерительных и тензометрических станций в рабочее со- стояние для выполнения замеров; замеры в период сооружения и эксплуатации выработок с анкерной крепью; наблюдения, хронометраж, сбор данных и их регистрация;
3) заключительные работы— анализ результатов измерений и наблюдений объекта; оценка соответствия требованиям КД12.01.01.501 конструкторской документации, Программен методике, установление конструктивных и эксплуатационных недостатков объекта; рассмотрение и оценка результатов приемочной комиссией.
Обработка, анализ и оформление данных испытаний производятся согласно Отраслевому положению [3]. Объект будет считаться выдержавшим приемочные испытания, если к моменту их завершения на базовых шахтах в ходе сооружения и эксплуатации выработок с анкерной крепью, предназначенных для испытаний, деформации и смещения пород приконтурной зоны не превысили 25 мм и при этом были выполнены все требования по соответствующим подсистемам. Приемочные испытания в иэложенном объеме завершат подготовительный этап по внедрению новой технологии опорного крепления и подготовят основу для промышленного применения анкерной крепи и организации ведения горных работ.

Литература

1.КД 12.01.01.501—98. Система забезпечення надійного та безпечного функціонування гірничих виробок із анкерним кріплениям. Загальні техгйчні вимоги
2. КД 12.01.01.501—98. Система забезпечення надійного та безпечного функціонування гірничих виробок із анкерним кріплениям. Загальні техгйчні вимоги / Минуглепром Украины, 1998.
3. Отраслевое положение о порядке проведения испытаний для приемки на промышленное производство новой продукции производственно-технического и технологического назначения для угольной промышленности / Минуглепром Украины, 1996.
4. ДНАОШ.1.30—1.01—96. Правила безпетщувупльнихшахтах.

Факультет Геотехнологий и Управления Производством