Документ

Уголь Украины 2000,9

В. В. РАДЧЕНКО, кандидат техн. наук (УкрНИИпроект)
В. В. ВИНОГРАДОВ, доктор техн. наук,
В. И. ГАВРИЛОВ, канд. техн. наук,
Ю. Ю. БУЛИЧ, Ю. С. ОПРЫШКО, инженеры (ИГТМ НАН Украины)

ПОДГОТОВКА К ПРИЕМОЧНЫМ ИСПЫТАНИЯМ ТЕХНОЛОГИИ АНКЕРНОГО КРЕПЛЕНИЯ

Зарубежный опыт проведения выработок прямоугольного поперечного сечения при креплении их анкерами показал возможность увеличения темпов проходки в среднем до 15 м/сут [1]. Анкера используются в качестве основного и единственного средства крепления. По программе "Анкер" начато внедрение передовой технологии крепления в различных горно-геологических условиях на шахтах Украины.
Подготовку к приемочным испытаниям технологии анкерного крепления начинали с ознакомления персонала шахт с пакетом документов на производство работ, с требованиями, предъявляемыми к транспортировке, хранению, комплектности и качеству элементов анкерной крепи, обучения технологии итехнике безопасности при ведении работ. Крепление осуществлял подготовленный и аттестованный персонал.
Первый опыт по организации работ накоплен шахтами "Россия", "Красноармейская-Западная" № 1 и "Павлоградская". На основании установленных параметров вмещающих выработки пород, их напластования, трещиноватости, а также расчетного горного давления рекомендованы Паспорта анкерной крепи. В качестве примера на рис. 1 приведена схема анкерной крепи.

В начальной стадии внедрения на подготовительном участке выработки отрабатывали технологию установки анкеров в качестве крепи усиления и освоение персоналом приемов установки с необходимыми затратами времени. Переход к следующему этапу осуществляли при достижении продолжительности основных операций для одного анкера не более 8 мин.
На переходном этапе возводили анкерную крепь с рамной В качестве защитной, которая устанавливалась с зазором 10— 15 см от контура выработки без затяжки и забутовки. Во всех выработках для крепления кровли применяли металлические подхваты W-образного сечения толщиной 3 мм. А закрепляли в шпурах полимерным составом на длине l Крайние анкера в кровле устанавливали под углом 25-вертикали в сторону боков выработки (кроме 2-го южного конвейерного штрека, где все анкера в кровле по английской технологии размещали вертикально).
Бока выработки крепили только на шахте "Россия" рабочем ходке 1-го северного уклона пласта l(1). Выше к пласта устанавливали по одному анкеру под углом 30° к кровле и почве. Угольный массив упрочняли двумя металлическими анкерами стандартной длины и диаметра с помощью ампулы быстро застывающего полимера длиной 800 мм. На шахтах "Россия" и "Павлоградская" шпуры под анкер диаметром 32 мм бурили с помощью телескопических установок ХА-16/500 фирмы "Smidt & Kranz" витыми штангами с промывкой. На шахте "Красноармейская-Западная шпуры диаметром 27 мм бурили пневматической установкой "Exchem 1200/700" SТВ "Turbo Bolter" с промывкой.
Технологические приемы по возведению крепи детально описаны работе [3]. Визуальными и инструментальными наблюдениями на разных измерительных горизонтах в течение прохождения выработок зарегистрирована максимальная конвергенция пород не более 8 мм. Установленные анкера быстро стабилизировали состояние пород и тем самым ограничили возможность их смещений.

Вместе с тем переход на крепление выработок анкерными системами не позволил достичь высоких показателей проходки, характерных для зарубежных шахт,— 5—12 м/сут. Средние темпы оказались меньше расчетных и составили 2,5—3 м При определении расчетных показателей исходили из средней продолжительности проходческого цикла (выемка пород и установка крепи) 120 мин при численности рабочих в смене 5—6 чел. и четырехсменного графика—одна ремонтная и две проходческие смены. Хронометражные наблюдения за выработкой.
Подготовка к приемочным испытаниям технологии анкерного крепления нением операций при проходке и креплению выработок, усредненные значения которых представлены в табл. 2, показали превышение времени, затрачиваемого на основные операции, по сравнению с нормативами в 2.5 раза. В этой связи были намечены главные направления повышения эффективности процессов: совершенствование организации проходческих работ, порядка выполнения отдельных операций и техники бурения, а также корректировка паспортов анкерного крепления.
В качестве основного критерия по совершенствованию организации работ проходческого цикла принята его продолжительность 120 мин. Согласно КД 12.01.01.501—98 время, затрачиваемое на возведение одного ряда крепи, должно составлять 40—60 мин. Исходя из этих соображений продолжительность выемки одной заходки комбайном не должна превышать 80—60 мин. Этого можно достичь стандартизацией прямоугольного поперечного сечения выработок высотой 3 м, шириной 4 м и усовершенствованием операций проходческого цикла (на примере шахты "Павлоградская"). Потери времени на их выполнение сокращаются на 35—40 мин.
Начальный этап работ по креплению предусматривал плотность установки 1,2 анкера на 1 м2 поверхности кровли и 10—12 анкеров на 1 М выработки (их них 4—6 анкеров в бока]. Наблюдение за геомеханическим состоянием армированных пород позволило скорректировать паспорта с уменьшением плотности: до 1 анкера на 1 м2 (6—10 анкеров на 1 м выработки, из них 4—6 в кровле). Крепление выработки по такому паспорту на шахте "Павлоградская" (рис. 1) позволило увеличить темны проходки с 3 до 5 м/сут.
Дальнейшее сокращение потерь времени при установке анкерной крепи возможно при уменьшении диаметра шпуров до 27 мм. Хронометражные наблюдения свидетельствуют, что на бурение такого шпура затрачивается вдвое меньше времени, чем на бурение шпура диаметром 32 мм. Шахтные наблюдения за продолжительностью выполнения отдельных операций по установке анкеров в некоторых случаях показали несовершенную организацию труда и непроизводительную потерю рабочего времени. Даже в процессе подготовки забоя к креплению возможна экономия до 5 мин на ряд при рациональной расстановке проходчиков, размещении ящиков с инструментами и приспособлениями в пределах зоны действия оператора буровой установки, например, при подвешивании ящиков на сетку, огораживающую бока выработки.
Возведение анкерной крепи начинается с установки металлического профильного подхвата W-образного сечения. При использовании для этой цели подхватов длиной, равной ширине выработки с приваренными к ним панелям металлической сетки с крючьями, выигрыш во времени составляет до 15 мин в расчете на один подхват. Анализ хрономегражных наблюдений показал, что специальные приспособления, например для досылки ампул с полимером в шпур, позволяют сократить непроизводительные затраты времени до 25—30 с на один шпур по сравнению с деревянным досыльником. Это приспособление представляет собой полихлорвиниловую трубку, в которую предварительно помещают нужное количество ампул. Трубка вставляется в шпур и ампулы выталкивателем досылаются к забою. Вся операция длится не более 5—10 с.
В комплект бурильной установки ХА-16/500 фирмы "Smidt & Kranz" входят гладкие тонкостенные штанги диаметром 18 мм, которые наращиваются с помощью четырехгранных штекерных соединений. Быстрая замена и наращивание штанг при бурении имеют решающее значение для сокращения времени на выполнение операций. Однако отмечаются его потери при частых изгибах и поломках тонкостенных штанг.
Показатели существенно улучшаются в случае использования шестигранных буровых штанг с бурильной установкой "Exchem 1200/700" 5ТВ Turbo Bolter": увеличивается давление коронки на забой шпура без деформаций и повышается производительность бурения. Затраты времени на бурение шпура диаметром 27 мм сокращаются с 200 до 100 с. При этом время, необходимое для установки анкера в шпур, составляет около 200 с. что значительно меньше регламентируемого нормативными документами. Таким образом, при правильной организации работ по креплению горных выработок анкерной крепью и совершенствовании технологических приемов по ее возведению продолжительность цикла операций по установке одного ряда анкеров соответствует проекту и не превышает 40—60 мин.

ЛИТЕРАТУРА
1. Ахиллес П., Фирхоус Р., Люттаиг Ф. Опыт проходки выработок прямоугольного сечения с анкерной крепью на выемочном участке 259 по пласту L(Н1) на шахте "Августа Виктория"// Глюкауф.— 1998.— № 2.
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. Гаврилов В. И. Совершенствование технологических приемов возведения анкерной крепи на шахте "Россия" ГХК "Сели-довутоль" // Геотехническая механика.— 2000.— № 20.

Факультет Геотехнологий и Управления Производством