Научная статья на тему 'Опыт проведения испытаний стеклопластиковых анкеров типов пауэртред и S60'

Опыт проведения испытаний стеклопластиковых анкеров типов пауэртред и S60 Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

CC BY
279
257
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
СТЕКЛОПЛАСТИКОВЫЙ АНКЕР / НЕСУЩАЯ СПОСОБНОСТЬ / НАГРУЗКА / ИСПЫТАНИЯ / GLASS-FIBRE PLASTIC ANCHOR / CARRYING CAPASITY / LOAD / TESTS

Аннотация научной статьи по энергетике и рациональному природопользованию, автор научной работы — Кострыкин Антон Павлович, Шайдулин Константин Владимирович, Ушаков Егор Николаевич, Мерзляков Павел Евгеньевич

Описываются результаты стендовых и приемочных испытаний стеклопластиковых анкеров типов ПАУЭРТРЕД и S60.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по энергетике и рациональному природопользованию , автор научной работы — Кострыкин Антон Павлович, Шайдулин Константин Владимирович, Ушаков Егор Николаевич, Мерзляков Павел Евгеньевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Experience of glass-fibre plastic anchors of POWERTHREAD and S601OAO Scientific center VostNII safety in mining industry

Results of bench tests and acceptance tests of glass-fibre plastic anchors of POWERTHREAD and S60 type are described.

Текст научной работы на тему «Опыт проведения испытаний стеклопластиковых анкеров типов пауэртред и S60»

УДК 622.284.74

А.П. Кострыкин, К.В. Шайдулин, Е.Н. Ушаков, П.Е. Мерзляков (научные сотрудники ОАО «Научный центр ВостНИИ по безопасности работ в горной промышленности»)

Опыт проведения испытаний стеклопластиковых анкеров

типов ПАУЭРТРЕД и Э60

Описываются результаты стендовых и приемочных испытаний стеклопластиковых анкеров типов ПАУЭРТРЕД и Бвй.

Ключевые слова: СТЕКЛОПЛАСТИКОВЫЙ АНКЕР, НЕСУЩАЯ СПОСОБНОСТЬ, НАГРУЗКА, ИСПЫТАНИЯ

Применение анкерной крепи на шахтах Кузбасса позволило частично отказаться от металлоемкого рамного крепления, что значительно сократило затраты на проведение и поддержание горных выработок.

Внедрение анкерного крепления на шахтах Кузбасса можно разделить на следующие этапы:

первый этап - применение клинораспорных анкеров (ШК-1М, АК-8У и др.);

второй этап - применение сталеполимерных анкеров различных конструкций с закреплением стержня анкера в скважине при помощи химических смол (А-20В, АСП и др.);

третий этап - применение канатных анкеров различных конструкций. Данные анкеры применяются как анкеры глубокого заложения при усилении горных выработок в зонах повышенного горного давления;

четвертый этап - замена металлических стержней анкерной крепи на более легкие и удобные в применении стеклопластиковые стержни .

В настоящее время стеклопластиковые анкерные крепи не получили достаточно широкого распространения при креплении горных выработок на шахтах Кузбасса.

В ОАО «НЦ ВостНИИ» проводились испытания стеклопластиковых анкеров различных производителей. Ниже приведены результаты испытаний. Рассматриваемые анкерные крепи идентичны по конструкции.

Испытуемые анкерные крепи типов ПАУЭРТРЕД и Б60 широко применяются на зарубежных горных предприятиях.

Были проведены испытания материалов этих анкерных крепей на электростатическую ис-кробезопасность; на определение показателя токсичности продуктов горения; на определение группы горючести и на определение кислородного индекса. Результаты испытаний показали, что материалы стеклопластиковых анкерных крепей типов ПАУЭРТРЕД и Б60 соответствуют требова-

ниям [1] и [2] и могут применяться в условиях рудников и угольных шахт, в том числе опасных по газу и пыли.

1 Стеклопластиковые анкеры типа ПАУЭРТРЕД

Конструктивно стеклопластиковый анкер ПАУЭРТРЕД (рисунок 1) состоит из стеклопластикового стрежня анкера с резьбой по всей длине стержня, опорной шайбы с коническим отверстием под гайку и конической гайки. Конструкция шайбы и гайки при увеличении нагрузки на анкерную крепь обеспечивает увеличение зажима гайки на стержне анкера.

Рисунок 1 - Анкерная крепь ПАУЭРТРЕД

Были проведены стендовые испытания стеклопластиковой анкерной крепь ПАУЭРТРЕД на заводе-изготовителе, результаты которых приведены на рисунках 2-4.

TEST RESULT

No. da db Fm Rm Lo Lu Rp Ep E

mm mm kN Mpa mm mm Mpa % Mpa

1 98.2 0 0 0. 2 0

1 1 1 1 1 1 і і і і і і i \

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 і і і l

" ” Г ~ 7 ~ 1 7 i 7 - - T - г -| Г" P 1 -- 1 7 " ■ “'

і і і і і I і і і і і і I I I I Ji і і I I l 1 ї ї і і I

і і і I l 1 ill, I I l l

і 1 1 l 1 l 1 I 1 1 1 l 1 1

. _ L _ J _ I 1 _ _ _i L 1 _ J _ L J L ! 1 1

1 1 І 1 1 1 і I 1 1 1 1 і і і і і і і I і І і 1 1 1 1 1

' Г - 1 - Г 7 Г 7 “ . _ L _ J _ і 1 _i 1 T pn Г "I “ Г” 7 Г 7“ ' 1 1 L J 1 J | L

1 1 1 1 1 I 1 >•* 1 1 1 1 1 I 1

і і і і і i , і і і і і і і i

1 1 1 I 1 1 > r 1 1 1 1 1 1 1 1

f i- ■+ \ 1 1 1 » 1 e* 1 1 1 1 1 1 1 1

Г" " 7 " “ I 7““ “I Г" 1“ Г 1 Г" 7 "“1 7

1 1 1 1 “ | і і і і і і і і

^S—. 1 ■ . \ —1 і Iі— 1— 1

10 20 ЗО 40 50 60 70 80 ©О 100 110 120 130 140 150

ВРЕМЯ (С)

Рисунок 2 - Результаты испытаний стеклопластикового анкера ПАУЭРТРЕД типа К60-20

TEST RESULT

No. da db Fm Rm Lo Lu Rp Ep E

mm mm kN Mpa mm mm Mpa % Mpa

1 138. 4 0 0 0. 2 0

-- і і і і i 4- J 1 1 1 u - ІЇ - -

lilt T “Г Г I T — - r - -1 -1 -y'r 1 -

4- 1 1 1 IIIIIIIiIII Il__I IlIIIIII i .-rL--1 1 III І» і III

і і і і і i

+ 1 1 1 4. 1 1 1 4. | 1 1 1 1 1 1 1 1

1 L 1 1 1 1 1 1 t 1 1 1 I I _ I l 1 1

T 1 1 1 1 ,

1 _ _ L _ _l _l JeC 1 I 1 1 l l l l 1 _i l і 1 і i

+ 1 1 1-"'' 1 1 ,

20 40 60 80 ЮО 120 140 100 130 200

ВРЕМЯ (С)

Рисунок 3 - Результаты испытаний стеклопластикового анкера ПАУЭРТРЕД типа К60-25

Рисунок 4 - Результаты испытаний стеклопластикового анкера ПАУЭРТРЕД типа К60-27

Для подтверждения положительных результатов испытаний, полученных на заводе-изготовителе, были проведены стендовые испытания в соответствии с [3] на несущую способность стеклопластиковых анкеров ПАУЭРТРЕД типа К60-22, К60-25, К60-27 в испытательной лаборатории ОАО «НЦ ВостНИИ», результаты которых приведены в таблице 1.

Испытания стеклопластиковых анкеров ПАУЭРТРЕД типов К60-22, К60-25, К60-27 проводились на аттестованной универсальной гидравлической разрывной испытательной машине ГМС-100, настроенной на усилие разрыва от 0 до 100 000 кг.

Стеклопластиковые анкеры ПАУЭРТРЕД закреплялись с помощью гаек и шайб в специальных захватах испытательной машины ГМС-100. После этого на испытуемую анкерную крепь воздействовала статическая нагрузка, создаваемая испытательной машиной, до временного разрушения стержня анкерной крепи при растяжении или срезе резьбы в гайке с фиксацией временного сопротивления разрыву материала стержня.

Таблица 1 - Результаты стендовых испытаний стеклопластиковых анкеров ПАУЭРТРЕД

Номер образца Характеристика объекта испытаний Разрывная нагрузка, кН Результат

1 Стеклопластиковый анкер К60-22, диаметр стержня 22 мм 96 Сломало шайбу, закрепленную в захвате

2 138,4 Срыв резьбы с гайки и стержня

3 130 То же

4 132 - « -

5 151 - « -

6 130 - « -

7 151 - « -

8 Стеклопластиковый анкер К60-25, диаметр стержня 25 мм 151 - « -

9 Стеклопластиковый анкер К60-27, диаметр стержня 27 мм 201 - « -

На основании положительных результатов стендовых испытаний и положительного заключения экспертизы промышленной безопасности ОАО «НЦ ВостНИИ» Южно-Сибирским управлением Ростехнадзора выдано разрешение № 88-09 на проведение приемочных (эксплуатационных) испытаний опытной партии стеклопластиковых анкеров К60-22 в условиях шахты «Котинская» (ОАО «СУЭК-Кузбасс»).

Во время проведения испытаний в борт конвейерного штрека 5208 было установлено 100 штук стеклопластиковых анкеров К60-22 длиной 1600 мм, закрепленных в скважине при помощи одной ампулы ДАК-1 длиной 1200 мм.

Для проверки несущей способности [4] данные анкеры нагружались при помощи прибора ПКА-3. Результаты нагружения приведены в таблице 2.

Таблица 2 - Результаты нагружения стеклопластиковых анкеров К60-22

Номер образца Нагрузка, кН Смещение, мм

Анкер 1 121 Не наблюдалось

Анкер 2 118 То же

Анкер 3 115 - « -

Анкер 4 120 - « -

Анкер 5 115 - « -

2 Стеклопластиковые анкеры типа Б60.

Конструкция стеклопластикового анкера типа Б60 (рисунок 5) идентична конструкции стеклопластикового анкера ПАУЭРТРЕД. Стеклопластиковый анкер типа Б60 состоит из стеклопластикового стрежня анкера с резьбой по всей длине стержня, опорной шайбы с коническим отверстием под гайку и конической гайки. Конструкция шайбы и гайки при увеличении нагрузки на анкерную крепь обеспечивает увеличение зажима гайки на стержне анкера.

Рисунок 5 - Анкерная крепь типа Б60

В испытательной лаборатории ОАО «НЦ ВостНИИ» проводились стендовые испытания в соответствии с [3] на несущую способность стеклопластиковых анкеров типа Б60-20, результаты которых приведены в таблице 3.

Испытания стеклопластиковых анкеров типа Б60-20 проводились на аттестованной универсальной гидравлической разрывной испытательной машине ГРМ-1, настроенной на усилие разрыва от 0 до 50 000 кг.

Стеклопластиковые анкеры типа Б60 закреплялись с помощью гаек и шайб в специальных захватах испытательной машины ГРМ-1, после чего на испытуемую анкерную крепь воздействовала статическая нагрузка, создаваемая испытательной машиной, до временного разрушения стержня анкерной крепи при растяжении или срезе резьбы в гайке с фиксацией временного сопротивления разрыву материала стержня.

Таблица 3 - Результаты стендовых испытаний стеклопластиковых анкеров типа Б60

Номер образца Характеристика анкера Разрывная нагрузка, кН Результат

1 Крепь анкерная стеклопластиковая Б60-20 диаметр стержня 20 мм 134 Срез резьбы с гайки и анкера

2 121,5 Срез резьбы с гайки

3 125 Срез резьбы с гайки и анкера

На основании положительных результатов стендовых испытаний и положительного заключения экспертизы промышленной безопасности ОАО «НЦ ВостНИИ» Управлением по технологическому и экологическому надзору по Кемеровской области выдано разрешение №82-08 на проведение приемочных (эксплуатационных) испытаний анкерной стеклопластиковой крепи Б60 в условиях конвейерного штрека 67-03 пласта 67 шахты «Талдинская-Западная-1» (ОАО «СУЭК») и разрешение № 87-08 на проведение приемочных (эксплуатационных) испытаний анкерной стеклопластиковой крепи Б60 в условиях участков №7,19, 28 ОАО «Шахта «Распадская».

Результаты испытаний стеклопластиковой анкерной крепи типа Б60 на шахте «Талдинская-Западная-1» (ОАО «СУЭК») приведены ниже.

В борт конвейерного штрека 67-03 пласта 67 устанавливались анкеры Б60-20 длиной 1800 мм. Крепление анкера в шпуре производилось при помощи одной ампулы с полиэфирным составом АКЦ-Н производства ЗАО «КАРБО-ЦАКК»: длина ампулы 450 мм, диаметр 24 мм.

Для проверки несущей способности [4] анкеры № 1, 2 и 3 нагружались при помощи прибора ПКА-1. Нагрузка соответственно составила 45; 36 и 40 кН. В результате все анкеры остались в шпуре. У всех анкеров прибором ПКА-1 сорвало резьбовую часть анкера из-за недостаточной длины гайки крепления прибора ПКА-1.

За время испытаний на шахте установлено 90 комплектов анкерной крепи типа Б60.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Результаты испытаний стеклопластиковой анкерной крепи типа Б60 в ОАО «Шахта «Распадская» приведены ниже.

В борт конвейерного штрека устанавливались анкеры Б60-20 длиной 1800 мм. Крепление анкера в шпуре производилось при помощи одной ампулы с полиэфирным составом АП-М производства ООО «Минова», длина ампулы 470 мм.

Для проверки несущей способности [4] анкеры нагружались при помощи прибора ПКА-1.

Нагрузка анкера №1 составила 82 кН. Анкер остался в шпуре, но произошло разрушение стержня анкера вследствие высокого крутящего момента, создаваемого прибором ПКА-1.

Нагрузка анкера №2 составила 73 кН. Анкер остался в шпуре, но прибором ПКА-1 сорвало резьбовую часть анкера.

За время испытаний на шахте установлено 15 комплектов анкерной крепи типа Б60-20.

Как видно из проведенных испытаний, стеклопластиковые анкеры типов ПАУЭРТРЕД и Б60 имеют постоянные характеристики и обеспечивают надежное крепление горных выработок. А соответствие материала крепи требованиям пожаровзрывобезопасности, изложенным в нормативных документах, позволяет широко применять их в условиях рудников и угольных шахт, в том числе опасных по газу и пыли.

Основными достоинствами стеклопластиковых анкеров являются:

- достаточная несущая способность;

- небольшая масса;

- неподверженность материала коррозии;

- отсутствие повреждений со стороны режущего инструмента очистных комбайнов при его взаимодействии со стеклопластиковыми анкерами.

Стеклопластиковые анкеры имеют ряд преимуществ и по своим характеристикам не уступают широко применяемым на шахтах Кузбасса сталеполимерным анкерам типа А-20В и др.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1 ГОСТ 12.1.044-89. ССБТ. Пожароопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения.

2 ОСТ 12.24.294-86. ССБТ. Оборудование горно-шахтное. Изделия неметаллические. Электростатическая искробезопасность. Общие технические требования и методы испытаний.

3 Инструкция по расчету и применению анкерной крепи на угольных шахтах России. -СПб.: ВНИМИ, 2000. - 70 с.

4 ГОСТ Р 52042-2003. Крепи анкерные. Общие технические условия.

EXPERIENCE OF GLASS-FIBRE PLASTIC ANCHORS OF POWERTHREAD AND S60

A.P. Kostrykin, K.V. Shaidulin, Ye.N. Ushakov, P.Ye.Merzliakov

Results of bench tests and acceptance tests of glass-fibre plastic anchors of POWERTHREAD and S60 type are described.

Key words: GLASS-FIBRE PLASTIC ANCHOR, CARRYING CAPASITY, LOAD, TESTS

Кострыкин Антон Павлович Tел. 89134389660

Шайдулин Константин Владимирович

Тел. 89234992255

Ушаков Егор Николаевич

Tел. 89133016874

Мерзляков Павел Евгеньевич

Tел. 89133016870

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.