|
|
ПРОЕКТ “BISTRO ANKER” ПРОГРАММЫ TACIS – ВНЕДРЕНИЕ АНКЕРНОГО КРЕПЛЕНИЯ НА ШАХТЕ “КРАСНОАРМЕЙСКАЯ-ЗАПАДНАЯ №1”
В последнее время анкерное крепление горных выработок угольных шахт названо одним из ключевых факторов процесса модернизации и механизации угольной отрасли Украины. Данная система крепления произвела переворот в мировой угольной промышленности, позволив повысить темпы подготовки запасов и отработки лав обратным ходом путем улучшения состояния прилегающих выработок. Анкерное крепление рассматривается как средство интенсификации производства, повышения производительности труда, уменьшения шахтных расходов, значительного улучшения безопасности горных работ и, как следствие, продвижения высоко затратной и субсидируемой угольной отрасли по пути приобретения экономической жизнеспособности.
Угольная промышленность Великобритании является общепризнанным мировым лидером в применении анкерных крепей на глубоких угольных шахтах со сложными геологическими условиями. “Передовая технология анкерования” (ПТА), разработанная компанией RMT (Rock Mechanics Technology Ltd), Великобритания, позволила британской угольной промышленности сократить расходы по добыче угля и сделала отрасль привлекательной для приватизации и прибыльной. Несмотря на сложности в преодолении устоявшихся стереотипов, новая технология крепления горных выработок была системно и успешно применена на угольных шахтах, заменив привычную и понятную большинству горняков металлоарочную крепь.
Крупнейший производитель угля среди стран СНГ – Россия - несколько лет назад приступила к внедрению анкерных технологий на шахтах Кузбасса и Ростовской области, где условия разработки угольных пластов сходны с украинскими. Последние статистические данные говорят об успешных результатах применения анкеров для крепления горных выработок. На некоторых шахтах “Росугля” и особенно приватизированных угледобывающих предприятиях, объемы крепления анкерной крепью подготавливающих горных выработок составляют до 95% из общего объема их проведения. Созданные в России специализированные структуры - Центры анкерного крепления - комплексно подходят к распространению в отрасли новой анкерной технологии и обеспечению шахт требуемыми материалами.
Условия разработки угольных месторождений в Украине сходны с британскими в том плане, что добыча ведется на большой глубине, в слабо устойчивых боковых породах, осложненных геологическими нарушениями, значительными притоками воды и газовыделением. Кроме того украинские шахты характеризуются большой протяженностью выработок, разбросанностью горных работ. Подготовительные работы связаны с большой металлоемкостью крепи, трудоемкостью выполнения работ и, как следствие, большими затратами. Таким образом необходимость внедрения анкерного крепления на Украине вполне назрела, что создаст предпосылки для улучшения технических и экономических показателей шахт.
Минуглепром Украины разработал отраслевую программу “Анкер”, целью которой является внедрение анкерного крепления как основного вида при проведении оконтуривающих выработок.
В рамках этой программы совместно с немецкой компанией “Carbo Tech” создано предприятие “Карбоспецполимеркрепь”, оснащенное современными линиями по производству анкеров и полимерных капсул. C августа 1999 года заводом выпущено несколько тысяч комплектов этих компонентов.
Институтом геотехнической механики НАНУ, Днепропетровск и Минуглепромом был основан Центр анкерных технологий (ЦАТ), который при консультативной поддержке Донецкого угольного консалтингового центра (УКЦ), созданного в рамках проекта Tacis, разработал нормативные документы и руководство по применению анкерной крепи в отечественных шахтах, а также совместно с УКЦ Tacis программу обучения технологии анкерного крепления и системе мониторинга состояния вмещающих пород.
Украинские горные инженеры-консультанты Угольного консалтингового центра при участии экспертов Евросоюза, сотрудников компаний IMCL (International Mining Consultants Limited) и RMT (Rock Mechanics Technology), прошли специальную теоретическую подготовку в УКЦ, а затем производственную практику в Великобритании на шахтах ”Tower”, Южный Уэльс и “Longannet”, Шотландия. Накопленный опыт позволил проводить пропаганду передовой технологии анкерного крепления среди специалистов украинских угольных шахт как одного из инструментов снижения ряда общешахтных затрат и интенсификации производства.
В августе 1999 года начались попытки бурения и анкерования на шахте ”Павлоградская” ГХК ”Павлоградуголь”. В качестве исполнительного оборудования использовались буровые станки с гидравлическим приводом производства ”Шмидт и Кранц”, Германия. По техническим и организационным причинам эти попытки не дали ожидаемого результата. Прежде всего были неправильно выбраны параметры бурового инструмента.
По мере дальнейшего развития работ по отраслевой программе «Анкер» возникали и другие проблемы, связанные с внедрением анкерных технологий.
Минуглепром обратился в Угольный консалтинговый центр Tacis за содействием и помощью в реализации программы «Анкер». В октябре 1998 года УКЦ Tacis нашел возможность пригласить для консультационной поддержки специалистов компании RMT.
На первом этапе специалистами RMT совместно с сотрудниками УКЦ были проведены тщательные натурные исследования на 11 шахтах. Исследования подтвердили перспективность этих шахт для внедрения анкерных технологий. Но недостаток финансирования и отсутствие в Украине специального оборудования не позволили выполнить внутришахтный отбор кернов пород и их лабораторные исследования. Без выполнения этих исследований невозможно обеспечить разработку оптимальных паспортов анкерования выработок, кроме того усложняется мониторинг поведения вмещающих пород и подвергается сомнению надежность и безопасность всей системы.
Кроме этого отсутствовали измерительные приборы, необходимые для контроля поведения пород кровли, электронные и механические датчики расслоения для различных глубин, приемлемые с точки зрения точности и дешевизны, мобильные легкие буровые станки и буровой инструмент, программное компьютерное обеспечение. Таким образом, обоснование применения высокотехнологичной анкерной крепи основывалось только на простых натурных исследованиях конкретных горно-геологических условий, изучении геологической информации, предоставленной шахтами и опыте применения этой технологии в Великобритании и других станах, которым обладает компания RMT. Тем не менее следует отметить, что на тот момент был получен принципиально важный ответ о возможности и целесообразности внедрения технологии анкерного крепления в Украине.
В августе 1999 года УКЦ выступил инициатором и разработчиком технического задания проекта ”Бистро - Анкер”. Цель проекта – доказать на практике возможность внедрения в Украине современной и общепризнанной в мире технологии анкерования выработок. Проект состоял из двух фаз:
- первая включала обучение и практические занятия, проводимые с группой украинских инженеров в Великобритании;
- вторая - продолжение обучения и практическое применение с помощью британских специалистов, анкерных технологий на шахте “Красноармейская-Западная №1”.
Делегацией Европейского союза этот проект был одобрен, открыто финансирование со стороны ЕС. Контрактором проекта выбрана компания RMT, партнером по реализации проекта в Украине - Угольный консалтинговый центр Tacis, заказчиком и получателем (бенефициаром) проекта определен Центр анкерных технологий ИГТМ НАНУ.
Официально первая фаза проекта начала работу 5 декабря 1999 года с приездом группы из шести украинских специалистов в Англию, в город Бретби, где расположена компания RMT.
Эта компания предлагает консалтинговые услуги в области горной геомеханики, производит и поставляет специальное контрольно-измерительное оборудование для измерений напряжений и движений пород. Уникальная специализация в области исследований поведения горных пород, разработка систем и технологий их укрепления, компьютерных программ для обработки данных, внедрение в производство методов измерений и испытаний, работы в области создания конструктивных и расходных материалов позволяют сотрудникам компании успешно решать геотехнические проблемы, возникающие на шахтах многих угледобывающих стран. RMT практически полностью обеспечивают услугами горную промышленность Великобритании. Кроме этого компания принимала участие в экспорте современной технологии анкерного крепления в Германию, США, Южно-Африканскую Республику, Россию и другие страны. На базе RMT действуют постоянные практические и теоретические курсы по технологии укрепления пород для персонала, руководителей шахт и инспекции.
В состав обучаемой группы вошли научные сотрудники ЦАТ ИГТМ НАНУ, специалисты УКЦ Tacis, АО “Карбоспецполимеркрепь”, шахты “Красноармейская-Западная N°1”. Таким образом, была сделана попытка объединить уже на первоначальном этапе научную, обучающую и производственные базы. В течение первой недели сотрудниками компании RMT был прочитан курс лекций и совместно с украинскими специалистами выполнены лабораторные работы по следующей тематике:
? Методы крепления горных выработок.
? Геология угольных месторождений.
? Физико-механические свойства горных пород.
? Теория обоснования анкерного крепления горных выработок.
? Материалы для анкерного крепления и требования к ним.
? Буровое оборудование для анкерования и его эксплуатация.
? Проведение тестов на вытягивание анкера из шпура.
? Мониторинг анкерного крепления, материалы и приборное оснащение контроля крепления.
? Составление паспортов крепления.
? Организация работ анкерного креплении горных выработок.
? Техника безопасности и охрана труда при анкерном креплении.
? Экономика анкерного крепления.
? Организация обучения исполнительного персонала.
Вторая неделя была посвящена практическим занятиям, которые осуществлялись на базе шахты “Longannet” в Шотландии. Это одна из самых молодых шахт Великобритании. Она сдана в эксплуатацию в 1974 году. Шахта поставляет уголь единственному потребителю - региональной тепловой электростанции, снабжающей электроэнергией Эдинбург, другие города и промышленные потребители. Шахта и электростанция были приватизированы 5 лет назад компанией “Scottish Coal” и работают полностью на коммерческой основе.
Предприятие разрабатывает один угольный пласт мощностью 2.0-2.2 м при существующей глубине разработки 500-700 м. Шахта принадлежит к третьей категории по газу, опасна по взрывам пыли. Численность постоянного персонала - 432 человека. Кроме этого по договорам и контрактам работают 200 человек из различных подрядных организаций. Шахта переживает период реконструкции с переходом на новый блок, протяженность горных выработок которого 18 км. Отработанный старый блок после демонтажа очистного оборудования будет закрыт. Производительность шахты 8000 т/сут. обеспечивается эксплуатацией одного механизированного очистного забоя, но в период перехода в другой забой возможна работа двух лав. Как правило длина лавы до 250 м при длине отрабатываемых обратным ходом панелей от 0.5 до 2.5 км.
Рядовой уголь имеет высокую зольность, (35%) за счет большого количества встречаемых горно-геологических нарушений, ложной легко обрушаемой кровли пласта, а также из-за смешивания потоков горной массы из очистных и подготовительных работ. Вся горная масса проходит процесс обогащения на фабрике, где зольность снижается до 8%. Подготовительные выработки проводятся комбайновым способом с объемом проведения около 1 км в месяц, что достигается тремя подготовительными забоями с анкерным креплением. Анкерование применяется как основной вид крепления оконтуривающих подготовительных выработок. Капитальные и вскрывающие выработки закреплены жесткой стальной арочной крепью с гофрированной стальной затяжкой.
Анкерное крепление было внедрено на шахте 8 лет назад и дало возможность предприятию выжить в сложных условиях рынка угля, позволив производить дешевую конкурентоспособную продукцию. В то же время все остальные шахты в Шотландии ( численностью 6), не выдержав жесткой конкуренции и не став прибыльными, были закрыты.
В проходческом забое заняты 6 человек: машинист комбайна, электрослесарь, четыре проходчика. Сечение проводимой выработки в проходке - 15.5 м2. Расчетная проводимая длина 1.2– 1.5 км. Транспортировка горной массы из забоя, расходных материалов в забой, рабочих на место работы и обратно, осуществляется ленточным конвейером с шириной ленты 1 м.
Работы по проведению горной выработки, ее креплению, доставки расходных материалов организованы следующим образом:
? Выемка заходки глубиной 2.75 м проходческим комбайном Anderson RH45 - 50 мин.
? Выдвижение в забой ручных пневматических бурстанков Turbo Bolter ( два ), пневмосверел для крепления боков ( два ), подключение бурового оборудования к разводке на комбайне, подноска расходных материалов, навеска панелей сетки с подхватами, временное крепление - 25 мин.
? Бурение шпуров, анкерование выработки - 60 мин.
? Уборка оборудования - 10 мин.
Время на выполнение проходческого цикла составляет 145 мин. или 2,42 часа. Обычно в течение смены выполняются два-три цикла, обеспечивающих темпы подвигания выработки до 20 м/сут.
Расходные материалы, применяемые для анкерного крепления на шахте “Longannet”, имеют следующие параметры:
? Капсулы Celtite AT диаметром 24 мм с двойным патронированием, содержащие полимерный компаунд и отвердитель. Используются капсулы с разной скоростью желатинирования от 0.5 до 3 мин. Длина капсул от 350 до 800 мм. Капсулы пакетируются в картонные коробки партиями, маркируются различными цветами, снабжаются пластиковыми “парашютами” для фиксации в шпуре перед установкой анкера. Прочность отвердевшей массы не менее 80 МПа.
? Стальные анкеры с диаметром стержня 21.7 мм, с учетом насечки 23 мм. С одной стороны стержня накатана резьба М24 длиной 150 мм. Другая сторона, для лучшего разрушения ампул при внедрении анкера, обрублена под углом 45°. Предел текучести стали - 25 тн, разрывное усилие - 32 тн. Стандартная длина анкера 2.4 м. Возможно применение анкеров длиной 1.5, 1.8, 2.1 м. Стержень устанавливается в шпур диаметром 27 мм для крепления кровли и боков выработки со стороны целика. Со стороны подвигаемой лавы устанавливаются анкеры, изготовленные из стекловолокна с полимерным связующим. Стальные анкеры оснащены конической выпуклой шайбой, сферическим или коническим сухарем, антифрикционной пластиковой шайбой, гайкой с калиброванным штифтом Все анкеры устанавливаются с одинаковым предварительным натяжением путем затяжки гайки после первичного отвердения полимера и последующего среза контрольного штифта. Шахта “Longannet” применяет анкеры, изготовленные в Польше. Они соответствуют требованиям британского стандарта и значительно дешевле первых.
? Установочные выпуклые шайбы с отверстием 35 мм изготавливаются из стального листа. Имеют толщину 8 - 10 мм и размеры 100 x 100 или150 x 150 мм.
? Стальные подхваты (верхняки) имеют несколько назначений. Прежде всего они служат для подхвата металлической сетки и предотвращения обрушения кровли в межанкерном пространстве. Наличие 30 мм отверстий с шагом в 300 мм позволяют использовать подхват как шаблон для установки анкеров. Подхваты для кровли изготавливаются из 2 мм листовой стали с ”W”-образной конфигурацией, для укрепления боков из 0.7 мм жести. Эти компоненты должны быть достаточно гибкими и при необходимости способными воспроизводить неровности кровли.
? Сетка для затяжки боков и кровли выработки изготавливается из стальной проволоки толщиной от 3 до 5 мм путем сваривания с размером ячейки 70x70 мм.
? Оборудование специально сконструировано для установки анкеров с химическими капсулами. Это буровые станки с пневмоприводом и принудительной промывкой шпура водой для бурения скважин диаметром до 50 мм и длиной до 15 м. Буровые штанги - шестигранного сечения размером 19 или 22 мм. Буровая колонка смонтирована на пневмоподдержке и управляется с рычажного пульта, который полностью исключает передачу вибрации оператору. Пневмоподдержка представляет собой 2-х или 3-х ступенчатого телескоп, изготовленный из особо прочных стекловолокнистых труб. На шахте применяются австралийские буровые станки “Vombat” и английские “Turbo Bolter” с пневмоприводом. Оборудование отличается особой простотой в обслуживании и надежностью. Вес оснащенного бурового станка около 40 кг. Рабочее давление сжатого воздуха – до 6 кг/см2. Расход воздуха до 3,5 м3/мин, воды для промывки - 15-20 л/мин.
Контроль за качеством и состоянием крепления анкерованной выработки прежде всего проводится визуально в течение всего срока службы. Особая роль отводится приборному контролю, без которого, в принципе, анкерная крепь не имеет права на существование.
1. Штанговыдергиватель используется для определения несущей способности анкера и надежности его закрепления в шпуре.
2. Специально оборудованные замерные станции служат для измерения конвергенции выработки со стороны кровли, почвы и бортов.
3. Реперы с подвижными шкалами (индикаторы безопасности), устанавливаются в специальные контрольные шпуры через 15 - 20 по мере проведения выработки. Эти системы “Tell Tail” позволяют не только определить наличие расслоения кровли и ее оседание, но и замерить по шкалам это оседание и указать глубину расслоения. Индикация сверх допустимой нормы предусматривает последующее усиление крепления кровли с помощью анкерной или традиционной крепи;
4. Контрольные скважины глубиной до 7.5 м с рядом магнитозвуковых датчиков для контроля за сдвижением пород. Показания датчиков периодически считываются специальным прибором, оснащенным гибким щупом с последующей компьютерной обработкой данных.
5. Специальные анкеры с тензодатчиками для измерения величины, места и направления нагрузки, воспринимаемой измерительным анкером по длине.
Постоянный сбор информации и ее обработка позволяют создать базу для диагностики горно-геологических условий и компьютерного моделирования возможных процессов, возникающих при проведении горных выработок, и учесть их взаимодействие в процессе отработки шахтных полей.
Практические занятия в подземных условиях на шахте “Longannet” позволили закрепить полученные знания по анкерному креплению горных выработок. Были выполнены такие работы как вытягивание анкера с помощью штанговыдергивателя, взятие керна пород кровли выработки для определения их физико-механических свойств. Участники проекта получили практические навыки управления буровым оборудованием и установки анкеров. Посещение проходческих забоев во время рабочих смен открыло много интересных аспектов организации работ в бригадах.
Особого внимания требует достижение высокого уровня техники безопасности и охраны труда.
Прежде всего это безусловное соблюдение технологических требований в процессе анкерования и мониторинг анкерного крепления в течение всего срока службы выработки. Надзор за выработками ведут обычные сменные инженеры, ответственные за горные работы. Очень важно, что некоторые простые приборы мониторинга, например, индикаторы безопасности с подвижными шкалами, позволяют любому обученному человеку, вошедшему в выработку, визуально по расположению подвижных шкал сразу же определить качественное состояние пород и самого анкерного крепления.
Правом управления и руководства работами по анкерованию горных выработок на британской шахте обладает единственный специалист - инженер по анкерному креплению, который подчиняется непосредственно директору шахты. Это главное действующее лицо в анкерном креплении. На должность назначается горный инженер с не менее чем трехлетним стажем работы по проведению и креплению выработок и прошедшим подготовку на специальных двухнедельных курсах при RMT. Инженеру по анкерному креплению делегированы права на принятие всех решений, касающихся анкерного крепления, оценки возможности анкерования той или иной выработки, разработки паспортов крепления и выдачи разрешения на ведение работ, на остановку работ при необходимости, а так же на обучение персонала шахты новым технологиям. Кроме этого он координирует все отношения с владельцами интеллектуальной собственности и передовой технологии, поставщиками материалов и оборудования, средств индивидуальной защиты рабочих.
Оснащение средствами индивидуальной защиты рабочих, занятых на анкеровании выработок, ничем не отличается от обычной экипировки. Это каски, защитные очки, наушники, перчатки. Ношение средств индивидуальной защиты обязательно для всех во время пребывания в шахте.
По окончании обучения в Великобритании в соответствии с программой двухнедельных курсов инженеров по анкерному креплению участникам с украинской стороны были выданы сертификаты, удостоверяющие их полномочия на право ведения работ с применением британской технологии анкерования выработок.
В январе-феврале 2000 года УКЦ Tacis продолжил подготовительные работы, связанные с выполнением второй фазы проекта. Непосредственно на шахте “Красноармейская-Западная №1”была организована теоретическая учеба для ИТР и рабочих.
Участники проекта встретились с директором шахты “Красноармейская-Западная №1” Байсаровым Л.В., В ходе встречи были согласованы принципиальные вопросы проведения работ по анкерному креплению. Состоялось заседание технического совета шахты, где были намечены организационные мероприятия и выбраны горные выработки для проведения эксперимента. ЦАТ ИГТМ НАНУ разработал и согласовал с ДонУГИ паспорт крепления.
В период с 17 по 26 апреля 2000 г. на шахте “Красноармейская-Западная N°1” был выполнен весь комплекс работ по второй фазе проекта ”Бистро - Анкер”.
Цель второй фазы проекта ”Бистро – Анкер” – научно-промышленные испытания и обоснование внедрения в условиях украинской шахты передовой технологии анкерного крепления, применяющейся в настоящее время в шахтах Великобритании, и обучение этой технологии украинских специалистов.
В течение 10 дней комбайном КСП-32 было проведено 30 м 2-го южного. конвейерного. штрека бремсберга блока 5, что обуславливалось условиями проекта. Крепление осуществлялось анкерами длиной 2.4 м. Параметры выработки в проходке: ширина 5.2 м, высота 4.6 м. Первые метры проводились смешанным забоем с присечкой 1,5 м кровли (крепость 40-50 МPa) с последовательным переходом на породный забой. По мере подвигания забой полностью вышел на песчаник крепостью 80-100 Мpa, где дальнейшее использование комбайновой проходки и бурение шпуров под анкера стало невозможным. Пришлось перейти на буро-взрывной метод и арочное крепление.
Выполнены следующие работы:
? Взятие керна пород кровли.
? Испытания на вытягивание анкеров из шпуров.
? Бурение скважины, установка датчиков магнито-звукового экстенсометра, считывание показаний прибора и их компьютерная обработка.
? Установка индикаторов безопасности (Tell Tail).
? Установка компьютерных программ обработки показаний экстенсометра и индикаторов безопасности.
? Испытание расходных материалов британского, немецкого и украинского производства, британского бурового станка Exchem “Turbo Bolter”.
1. Взятие керна пород кровли
Для исследования пород на трехосное неравнокомпонентное сжатие, предусматривалось взятие керна диаметром 50 мм и длиной 5 м.
Место взятия керна – в 9 метрах от устья выработки (присечка пород кровли в проходке составила 2,95 м). С помощью алмазного инструмента керноотборника удалось пробурить и извлечь 2,5 м керна. Далее бурение пришлось остановить в результате выклинивания твердого песчаника и чрезмерной высоты выработки, когда в работу включалась третья ступень пневмоподдержки бурового станка.
2. Испытания на вытягивание анкеров из шпуров.
Это испытание включало установку 8 анкеров различной длины в кровле проводимой выработки для определения усилия, необходимого для вытягивание стержня анкера из шпура на различной глубине. То есть испытание предусматривает определение сил сцепления анкера с окружающей породой. Длина анкеров составила от 0,6 до 2,2 м. Усилия до 18 тн прикладывались с помощью ручного 30-ти тонного домкрата и мерного микрометра. Шесть из восьми анкеров показали отличные результаты работы системы “порода-полимер-анкер”. Два, самых коротких, подались в допустимых пределах при нагрузке 7 и более тонн. Вероятность некоторого расслоения кровли на глубине до 1 м в дальнейшем была подтверждена показаниями экстенсометра и индикаторами безопасности.
3. Бурение скважины, установка датчиков магнито-звукового экстенсометра, считывание показаний, компьютерная обработка.
Обычно длина скважины магнито-аккустической мониторинговой станции составляет 7,5 м. В данном случае в 9 м от устья выработки был пробурен шпур диаметром 35 мм и глубиной 6 м. В шпур с определенным интервалом были установлены 15 магнито-звуковых датчиков. Ежедневно с помощью гибкого зонда снимались показания экстенсометра. Компьютерная обработка данных позволяет измерить конвергенцию выработки со стороны кровли и графически отобразить глубину и величину расслоения. Станция заложена 21 апреля в 1 метре от забоя. График отображает ежедневные перемещения пород кровли со дня заложения вплоть до последнего снятия показаний 26 апреля при удаленности 19,6 м от забоя. Практически расслоение произошло в первые сутки и достигло 3 мм на глубине 0,4 м. Затем положение пород кровли стабилизировалось на 4 мм величине расслоения.
4. Установка индикаторов безопасности (Tell Tale).
Индикаторы безопасности (Tell Tale) представляют собой репер с двумя подвижными шкалами посредством тросиков и пружинных якорей закрепленных в шпуре на глубине 2,5 и 5 м. Шкалы трехцветные (зеленый, желтый, красный) с миллиметровой тарировкой. Качественное состояние анкерного крепления определяется взаимным положением шкал и положением по отношению к корпусу прибора, заклиненного в устье шпура. При опускании кровли происходит перемещение корпуса вдоль верхней шкалы или взаимное перемещение шкал. Предельные величины показаний сигнализируют о том, что необходимо принять меры для увеличения несущей способности анкерной системы (например увеличить плотность анкеров на 1 кв. м).
Каждая реперная станция имеет свой номер для организации системного наблюдения.
Первый визуальный индикатор был установлен в 9 м от устья выработки по центру. Наблюдения показали величины конвергенции кровли в пределах 9 мм в первые несколько дней, что абсолютно в пределах допустимого.
По просьбе специалистов шахты следующие 3 датчика были установлены после проходки следующих 6 метров в одну линию поперек выработки. Два у боков и один по центру. Этими датчиками были зафиксированы перемещения в кровле величиной от 3 до 6 мм.
Показания индикаторов безопасности наблюдаются ежесменно и ежедневно снимаются с последующей компьютерной обработкой таким образом, всегда можно получить реальную картину состояния анкерного крепления вдоль выработки в пределах замерных станций.
5. Испытание расходных материалов различных производителей.
Для бурения шпуров под несущие анкеры и станции использовались обычные коронки диаметром 27 (британские) и 32 мм (немецкие, украинские). Время на полное оформление шпура длиной 2,4 м составило соответственно 2,5 и 5 мин. Но с переходом смешанного забоя на чисто породный потребовалось применение алмазного инструмента.
Для крепления выработки на протяжении 15 м использовались британские анкеры диаметром 22 мм. Особенность конструкции такого анкера – зачеканенная калиброванным шплинтом гайка. Шплинт-чека срезается крутящим моментом бурового станка после фиксации верхней части анкера в шпуре при затвердевании быстротвердеющей части полимерного состава. Такая конструкция не требует дополнительных манипуляций буровым станком при смене адаптеров для установки анкера и закручивания гайки. Применяемые подхваты (верхняки) имели толщину 2 мм и длину 2,5 м., которая обуславливалась размерами транспортного контейнера.
Последующее крепление выработки выполнялось анкерами германского производства и продукцией завода “Карбоспецполимеркрепь”. Диаметр анкеров 28 мм с установочным хвостовиком на конце. Разрывное усилие стержня более 40 тн. Подхваты с толщиной 5 мм, длиной 2,5 м.
Неровность оформления поверхности кровли затрудняла забуривание инструмента, что нарушало схему установки анкеров.
Полимерные капсулы производителей Exchem, Великобритания и “Карбоспецполимеркрепь”, Украина показали ускоренное желатинирование, что затрудняло установку анкеров. В результате около 20% анкеров не были установлены качественно, т.е. на всю длину стержня.
По условиям контракта проекта ”Бистро” поставка оригинальных материалов для затяжки кровли не была предусмотрена. В качестве затяжки использовалась сетка-рабица, что значительно усложняло ее монтаж.
Все работы по анкерованию кровли и обустройству наблюдательных станций выполнялись буровым станком “Turbo Bolter” компании Exchem, Великобритания.
Выводы.
Демонстрация анкерного укрепления пород кровли проводимого конвейерного штрека и полный объем работ по геотехнической оценке условий шахты “Красноармейская-Западная N°1” подтверждает возможность применения этой передовой технологии. Наиболее приемлемо применение анкерного крепления смешанных забоев оконтуривающих выработок, где в дальнейшем, при отработке высоконагруженной лавы, устранятся проблемы сопряжений “лава-штрек”. Крепление сопряжения может быть полностью механизировано с помощью секций крепи увеличенного типоразмера. Впервые появится возможность прогнозировать и регулировать поведение выработки на всех этапах ее существования.
Тем не менее надежность и безопасность функционирования горных выработок с анкерной крепью могут быть обеспечены только системным подходом к ее внедрению. Поэтапное применение анкерных технологий в различных выработках, участках шахты, а также на других шахтах потребует проведения комплекса дальнейших измерений, наблюдений, совершенствования организации работ.
Для совершенствования применения анкерной технологии на шахте”Красноармейская-Западная №1” рекомендуются следующие действия:
? Корректировка паспорта крепления:
- направленность анкеров (все вертикальные);
- плотность установки;
- укрепление боков выработки.
? Применение в забое не менее 2-х рабочих буровых установок соответствующего типоразмера.
? Использование анкеров диаметром 22 мм целесообразней применяемых 28 , что прежде всего обуславливается значительно большей скоростью оформления шпура. Кроме этого анкер, включающий в конструкцию зашплинтованную гайку, является более технологичным и удобным в процессе установки.
? Более качественное оформление комбайном поверхности прилегающих пород кровли и боков в забое прямоугольной формы.
? Применение подхватов-шаблонов и панелей сетки в сборе на всю ширину выработки.
? Оснащение панелей сетки крюками для облегчения монтажа.
? Решение вопросов механизации:
- бурения горизонтальных шпуров для укрепления боков выработки;
- монтажа подхватов и сетки;
- временного крепления в период процесса установки анкеров.
? Продолжение испытания индикаторов безопасности , разработанных ЦАТ ИГТМ НАНУ;
? Продолжение обучения персонала занятого в процессах анкерования выработок.
В настоящее время крепление выработки анкерами временно приостановлено. Забой переведен на буро-взрывной метод проведения. Но в планы шахты в третьем квартале текущего года входит подготовка новой очистной панели бремсберга блока 5 с применением анкерной технологии. Надеемся, что это будет один из успешных этапов технического перевооружения и совершенствования горного хозяйства шахты.
Александр Цикра
Статья опубликована в газете «Сбойка» № 4-5 (39-40) (апрель-май 2000г.)
|
E-mail: 
