CC BY
16
УДК 622.284.76
Е.И.МИКУЛИН, Р.Г.МИНЗАРИПОВ
Специализированный проектный институт «СУБР-проект»,
Североуральск
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ СТАЛЕПОЛИМЕРНОГО АНКЕРНОГО КРЕПЛЕНИЯ ПОЛЕВЫХ ВЫРАБОТОК ШАХТ
СУБРа
Приведен опыт внедрения сталеполимерного анкерного крепления на шахтах ОАО «Севуралбокситруда». На основании теоретических расчетов и натурных исследований получены новые параметры анкерного крепления для выработок СУБРа. Показаны результаты опытно-промышленных испытаний по закреплению полевых выработок сталеполимерными анкерами с опытными параметрами. Дана экономическая оценка применения сталеполимерного анкерного крепления.
The manufacturing application experience at SUBR mines of a steel-polymeric roof bolts is given. New parameters of roof bolts, for SUBR excavations, based on theoretical and practical researches are obtained. The results of experimental-industrial tests of lateral excavation supported by new designed steel-polymeric roof bolts are shown. The economical estimation of the steel-polymeric support is given.
В октябре 2002 г. по предложению фирмы IMC «Economic and Enerqy Consaltinq Limited» (Великобритания) на шахте «Каль-инская» было опробовано крепление выработок с применением анкеров, закрепляемых по всей длине с помощью ампул с химическим составом, изготовленным на основе ненасыщенных полиэфирных смол по технологии фирмы «Фосрок». Испытания показали, что предложенный вид крепления пригоден к практическому применению.
Внедрение сталеполимерных штанг (СПШ) позволило отказаться от применения клинощелевых и железобетонных анкеров на очистных работах и заменить железобетонные штанги на полимерные на горноподготовительных и горно-капитальных работах. Применение СПШ способствовало повышению производительности труда и качеству крепления выработок.
Использовались анкеры длиной 1800 мм из стали периодического профиля марки А-Ш-20 (ГОСТ 5781-82). Каждый анкер оснащался плоской опорной плиткой размером 150 х 150 мм толщиной 8 мм. Для более полного прилегания опорной плитки к породному контуру применялась полусфери-
ческая центровочная шайба. Натяжение штанг обеспечивалось гайкой М20. Анкер закреплялся в шпуре диаметром 28 мм; количество ампул с полимерной смолой подбиралось с учетом полного заполнения шпура полимербетоном.
Бурение шпуров и установку СПШ осуществляют телескопным перфоратором ПТ-48 с использованием специального приспособления для их досылки в шпур и вращателя для передачи крутящего момента анкеру для перемешивания полимерного состава.
Испытания показали, что СПШ имеют высокую несущую способность, равную прочности стержня на разрыв в ослабленной резьбовой части, и обладают жесткой рабочей характеристикой, выдерживают нагрузку от 130 до 170 кН независимо от заделки в шпуре (числа полимербетонных ампул). Это, а также возможность установки СПШ вплотную к забою вслед за его подвиганием и их быстрое вступление в работу препятствуют расслоению и деформации пород на контуре выработки, позволяют кардинально повысить качество крепления.
Применение анкерного сталеполимер-ного крепления значительно повысило за-
Полимерный анкер, закрепляемый по всей длине шпура, воспринимает нагрузку в том месте, где возникает деформация пород, и не требует предварительного натяжения. Для упрощения конструкции анкера и снижения его себестоимости можно отказаться от натяжного устройства и штамповать на конце профильную головку для передачи вращающего момента телескопа на штангу. Это позволит сократить затраты при использовании СПШ еще на 10-16 руб./анкер.
Значительный резерв в снижении затрат на поддержание выработок заложен в совершенствовании параметров анкерного крепления. Исследованиями нарушенности краевой части выработок выявлено, что обнажения породы нарушаются на глубину 0,6-1,0 м, поэтому обнаженный контур достаточно упрочнять на глубине 1,2-1,3 м по сетке установки штанг 1,2 х 1,2 м.
При использовании перечисленных усовершенствований конструкции СПШ и оптимизации параметров крепления выработок обеспечивается положительная экономическая эффективность ее применения вместо традиционных видов крепи.
В 2004 г. на шахте «Кальинская» начаты опытно-промышленные испытания новых параметров сталеполимерного крепления полевых выработок на участках с разными горно-геологическими и горнотехническими условиями. Испытания начали в выработках малого сечения (6,1 -7,2 м2) сводчатой и шатровой формы. Затем новые параметры крепления были опробованы в выработках бПльшего сечения (9,2-11,2 м2). Все выработки закреплялись анкерами длиной 1,35 м с глубиной анкерования 1,25 м и сеткой их расстановки 1,2 х 1,2 м. Анкера изготавливаются из стали периодического профиля А-Ш-20 с резьбой М20 на контурном конце и срезом под 45° на глубинном конце, оснащаются опорной плиткой размером 120 х 120 х 5 мм, центровочной полусферической шайбой, гайкой и стопорным кольцом.
В I квартале 2004 г. было закреплено 255 погонных метров выработок различного сечения, установлено около 1000 анкеров с опытными параметрами. Средний процент
144 -
ISSN 0135-3500. Записки Горного института. Т.156
перекрепления составил 5,7 %. Все выработки находятся в удовлетворительном состоянии, не требующем усиления крепи при их эксплуатации.
Для контроля за расслоением пород в кровельной части выработок оборудовались наблюдательные станции из двух шпуров диаметром 55 мм. В одном шпуре, длиной 3 м, закладывались четыре репера, с помощью которых определялись количественные показатели расслоения пород. Другой шпур,
длиной 2 м, регулярно просматривался прибором РВП-451 для уточнения места образования трещин.
Максимальные смещения реперов (до 4 мм) наблюдались в краевой части на глубине 0,4-0,8 м.
Таким образом, применение СПШ позволило повысить производительность труда проходчиков, уменьшить объем породы при оборке кровли и повысить безопасность работ при эксплуатации горных выработок.
