CC BY
113
- © В.А. Еременко, Е.А. Разумов,
Д.Ф. Заятдинов, 2012
УДК 622.831; 622.2; 622.235
СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ АНКЕРНОГО КРЕПЛЕНИЯ
Д.Ф. Заятдинов
Показан положительный опыт применения двухуровневых схем крепления горных выработок и конструкций различного назначения с использованием разработанных канатных анкеров глубокого заложения позволяющий повысить эффективность и обеспечить безопасность горных работ.
Ключевые слова: горная выработка, анкерная крепь, канатный анкер, демонтаж-ные и монтажные камеры, ленточный конвейер, монорельсовая дорога.
За последнее десятилетие произошли существенные изменения в технологии ведения горных работ, способах подготовки и охраны горных выработок, а также разработке новых конструкций и расширении области применения анкерной крепи [1-6].
Анкерная крепь, в отличие от крепи поддерживающего типа, сразу же после установки обеспечивает связывание и упрочнение массива пород в кровле и боках выработки и активно противодействует развитию смещений и деформаций пород. Это преимущество позволяет при значительно меньшем расходе металла в шахте обеспечить повышение устойчивости и надежности поддержания выработок. Другим преимуществом анкерной крепи является возможность полной механизации крепления, в результате
значительно снижается трудоемкость проходческих работ и возрастает скорость проведения выработок. На месторождениях Кузбасса с пологим и наклонным залеганием угольных пластов ежегодно проводится свыше 250 км подготовительных выработок, закрепленных анкерной крепью. Современные технологии анкерного крепления подготовительных и капитальных горных выработок включают двухуровневую схему крепления с использованием канатных анкеров глубокого заложения (рис. 1).
Технология двухуровневого анкерного крепления достигла широкого применения на шахтах и рудниках России, Казахстана и Украины. В Кузбассе накоплен большой опыт применения канатных анкеров для усиления и поддержания горных выработок в различных горно-геологи-
Монтажндя камера
//-
/Конаойернъй штрек2бис ч АКР" Бесконечный :а./г,.'т СВП22
Рис. 1. Анкеры канатные
ческих условиях: выработки и сопряжения шириной до 12 м; демонтаж-ные и монтажные камеры; усиление крепи и сохранение штреков для использования в качестве газодренажных каналов и организации запасных выходов, работа без механизированной крепи сопряжения; работа на малых и на больших более 1 км глубинах и в зонах нарушений; бесфундаментный монтаж ленточных конвейеров и подвесных монорельсовых дорог (МПД).
Канатные анкеры позволяют эффективно и безопасно крепить подземные выработки большого сечения, шириной до 12 м (рис. 2) [7]. Обеспечивается безопасность работ, малая металлоёмкость и трудоёмкость возведения крепи, не загромождается пространство выработки, позволяющая свободно транспортировать оборудование и др.
Рис. 2 Двухуровневая схема крепления широких выработок на плане (а) и вертикальном разрезе (б). АК01 - канатный анкер; АКМ20.01 - анкер комбинированный металлический; АС - 14Ш - деревянный анкер; L - длина анкера, м; В — ширина камеры, м; Д - величина возможного вывала пород, м
Преимуществом данной технологической схемы является: экономия материальных затрат; низкая трудоёмкость при установке и доставке; не препятствует проходу людей и транспортировке оборудования; повышение безопасности работ при монтаже механизированного комплекса.
Получен положительный результат применения канатных анкеров для крепления выработок и сопряжений большой ширины на шахтах Кузбасса: шахта «Распадская» (сопряжения неправильной формы, большого сечения,
б
Рис. 3. Технологическая схема крепления аемонтажных камер с применением канатных анкеров глубокого заложения. А - узел соединения поперечных подхватов из СВП; А20В - анкер винтовой Ш 20 мм, L - длина анкера, мм
Рис. 4. Технологическая схема формирования аемонтажных камер очистным механизированным комплексом, с применением канатных анкеров глубокого заложения. СВП - 17 (22) - специальный профиль; БПА - базальто-пластиковый анкер; 1 - 19 - циклы по заводки полимерной сетки при формировании демонтажной камеры
. Отстование от
забоя , не менее 10 м
И
Анкер АВР -16, L=1,4 м
1 1 1 Г 1 1 1 1 1
устойчивой кровли не менее 50 м)
1-1
Рис. 5. Технологическая схема усиление крепи подготовительных выработок для работы очистного забоя без механизированной крепи сопряжения. АВР — 16 (20) — анкер винтовой менее l=6^ Распадский; MKT — секции механизированной крепи; ПСП - 308 — перегружатель; 1-5 -номера секций механизированной крепи
Анкер АК 02,
отказ от специальной крепи (двутавровая балка) и рядов рудных стоек); шахта «МУК-96» (монтажные камеры шириной 9 м, сопряжения шириной более 12 м, усиление крепи позволило отказаться от рудной стойки и облегчить передвижение людей и монтаж комплекса в камере); шахта «Рас-падская - Коксовая» (сопряжения неправильной формы, большого сечения, усиление крепи канатными анке-
рами позволило отказаться от специальной крепи (двутавровая балка) и рядов рудных стоек).
Разработаны схемы проведения и крепления анкерной крепью, предварительно пройденных демонтажных камер (однокамерные и двухкамерные) по пластам малой, средней и большой мощности (рис. 3).
На тонких пластах применение предварительно пройденной демон-
б
1 ЭЗОЗШ
1 9 1 0 00 ! ¿С^Г^У/
у^ввЫ свов^
ЭЙЮ
--Анкер А К 0 2, не менее |_ = 6,0 м
^-Анкер АВР-20, |_ = 2,2
нкер АВР -16 |_= 1,4 м
Рис. 6. Технологическая схема сохранения подготовительных выработок за очистным забоем
тажной камеры (ППЛК) позволяет значительно снизить сроки демонтажа механизированных комплексов за счёт отсутствия простоя, обусловленного ожиданием формирования демонтаж-ной камеры проходческим комбайном. Поддержание предварительно пройденных демонтажных камер канатными анкерами АК01 и АК02 на мощных пластах значительно снижает сроки демонтажа механизированного комплекса и трудоемкость процесса, обеспечивая безопасность горных работ.
Канатные анкеры применяются в демонтажных камерах формируемых очистным комплексом (рис. 4). При этом удаётся снизить нагрузку на секции, уменьшить провесы сетки, что приводит к повышению темпов демонтажа, также обеспечивая безопасность горных работ.
На шахтах Кузбасса накоплен опыт применения ППЛК закреплённых стальными анкерами и канатными анкерами АК01, АК02: «Берёзовская», «Чертинская-Южная», «Талдинская-Западная — 1», «№7 ИК «Соколовское»», «Колмогоровская — 2», «№7», «Котинская», «Комсомолец», «им. 7 Ноября», «Салек», «Владимирская», «Костромовская».
Лля работы очистного забоя без механизированной крепи сопряжения успешно применяются канатные анкеры, усиливая крепь подготовительных выработок (рис. 5).
В соответствии с расчётными параметрами штреки крепятся стальными и канатными анкерами, обеспечивая запаздывание посадки пород кровли штреков, либо при необходимости (повторное использование, газодренажный канал, запасной выход) сохранение выработки (рис. 6).
Таким образом, обеспечиваются эффективные и безопасные условия ведения горных работ на сопряжении с лавой, без необходимости применения механизированной крепи сопряжения.
Преимуществом разработанной технологической схемы является: применение канатных анкеров в качестве крепи усиления в выработках с рамной, рамно-анкерной и анкерной крепью; уменьшение количества динамических проявлений в зоне опорного давления в районе очистного забоя и повышение безопасности работ на сопряжениях, местах перегруза горной массы и размещения оборудования; создание эффективных и безопасных условий для проведения работ на сопряжениях очистного забоя со штреком, а также прохода людей и транспортирования оборудования; повышение производительности очистного забоя за счёт сокращения времени концевых операций (передвижка головной и хвостовой части забойного конвейера), исключения применения механизированной крепи сопряжения, передвижка которой в
Сталеполимерные анкеры
Увеличение свода обрушения при эксплуатации МПД
Свод обрушения
Свод обрушения
Рис. 7. Технологические схемы монтажа МПД на сталеполимерные (а) и канатные анкеры (б)
выемочном цикле занимает значительное время и индивидуальной крепи усиления на сопряжении со штреком; снижение трудоёмкости концевых операций.
Усиление крепи штреков канатными анкерами для различных целей применяется на шахте: «Октябрьская», «Байкаимская», «Чертинская-Коксовая», «Южная», «Берёзовская», «Первомайская», «Романовская», «Владимирская», «Южная», «Коньюхтинская-Южная».
Для монтажа подвесных монорельсовых дорог разработаны специальные канатные анкеры в отличие от традиционной технологии крепления на 2 сталеполи-мерных анкера (рис. 7). Ста-леполимерные анкеры подвески МПД закрепляются на уровне основной крепи (рис. 7, а). Анкерная крепь первого уровня не рассчитана на дополнительные нагрузки при движении дизе-левоза, при этом увеличивается контур неустойчивых пород, расслаивается и об-рушается кровля.
Канатные анкеры подвески МПД закрепляются в устойчивых породах кровли, при этом основная крепь выработки не нагружается от движения дизе-левоза (рис. 7, б). Канатные анкеры обладают высокой несущей способностью и гибкостью, что позволяет устанавливать их в выработках любой высоты.
Для монтажа МПД разработаны два типа анкеров: в капитальных и подготовительных выработках АК01-121 и в подготовительных выработках АК01-25. Применение АК01-121 в сравнении сталеполимерными позволяет в 2 раза увеличить несущую способность подвеса и уменьшить металлоёмкость конструкции.
Канатный анкер АК01-25 с гайкой-подвесом является многофункциональным и позволяет повторно использовать ее после демонтажа МПД.
Преимуществом разработанных конструкций является: повторное использо-
б
Рис. 8. Бесфунааментый монтаж ленточных конвейеров на комбинированные и канатные анкеры с полным заполнением шпура минеральной композицией. а! -
расстояние от границы призмы сползания до точки, где напряжения равны первоначальной «кубиковой» прочности пласта, м; С — величина отжима пород из боков, м; х и у - ось абсцисс и ординат в локальной системе координат; утах - зона неустойчивых пород в почве выработке
вание гайки-подвеса; после демонтажа анкер может использоваться в качестве крепи усиления и значительно снизить капитальные и эксплуатационные затраты на крепление; повышение темпов бурения и снижение удельных затрат за счет эффективного закрепления в шпурах диаметром 27 мм.
Перечень шахт применяющих канатные анкеры для подвески монорельсовых дорог: «№7», «Абашевская», «Берёзовская», «Грамотеинская», «Кол-могоровская 2», «Костромовская», «Ко-тинская», «Красноярская», «Кушеяков-ская», «Осинниковская», «Первомайская», «Талдинская-Западная», «Чер-тинская-Южная», «Южная».
Разработан и обоснован бесфун-даментый монтаж ленточных конвейеров на комбинированные и канатные анкеры с полным заполнением шпура
минеральной композицией (рис. 8) [8]. Анкеры закрепляются в почве за пределами свода давления, что обеспечивает гарантированное закрепление.
Технология не чувствительна к обводнённости выработок в отличие от монтажа станций на полимерные смолы, применима в условиях слабых пород почвы, а также оставления пачки угля, не требует земляных и бетонных работ как при традиционной технологии монтажа на бетонных фундаментах.
Технология бесфундаментного монтажа ленточных конвейеров внедрена на шахтах (установлено более 25 ленточных конвейеров): «Чертинская Коксовая» — 2Л100, «им. 7 Ноября» — 1Л-120, КЛКТ-1200, «Красно-ская» — КЛК-1200, 1ЛЛТ-1200-03, «Северная» ОАО «Воркутауголь» — 3Л120Б, «Комсомолец» — 2Л1000А, 1ЛЛТ-1200, КЛКТ-1200, «Полыса-евская» — 1ЛЛТ-1200-03, «Шахта-разрез «Инской» — 3ЛЛТ-1000, 2ЛЛТ-1000 и др.
Группа компаний «РАНК-2», «АМК» и «АМК ШСУ» в Кузбассе занимается разработкой и производством анкерной продукции. На горнодобывающих предприятиях имеется целый ряд проблем связанных с поддержанием горных выработок, например крепление восстающих в ослабленных зонах, которые необходимо решать с использованием предлагаемых технологий. На современ-
ном этапе развития технологий добычи полезных ископаемых необходимо совершенствовать конструкции
и способы анкерного крепления, в том числе и на рудных месторождениях [9].
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Указания по рациональному расположению, охране и поддержанию горных выработок на угольных шахтах СССР / ВНИМИ. — Ленинград, 1986. -222 с.
2. Лысенко М.В., Самок A.B., Райко Г.В., Гречишкин П.В. Канатный анкер АК 01: крепление подвесной монорельсовой дороги // Уголь. — 2011. — №6. — С. 47—49.
3. Опыт применения канатных анкеров в качестве крепи усиления демонтажных камер и выработок, поддерживаемых на границе с выработанным пространством и методика расчета их параметров / Под ред. В. Ю. Изаксона/ Кемерово: Институт угля и углехимии СО РАН, 2008. — 220 с.
4. Методика по расчету и применению канатной анкерной крепи на шахтах Вор-кутского и Воргашорского месторождений / СП институт: «ПечорНИИпроект». - Воркута, — 2009. - 67 с.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -
Еременко Виталий Андреевич — доктор технических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории геотехнологических процессов ИПКОН РАН, [email protected], Разумов Евгений Анатольевич — технический директор ООО «РАНК - 2», [email protected],
Заятдинов Дамир Фанисович — заместитель технического директора ООО «РАНК - 2».
ГОРНАЯ КНИГА-2012 -
Собрание сочинений. Том 7. Флотация. Реагенты-собиратели
А.А. Абрамов 2012 год 656 с.
ISBN: 978-5-98672-291-7 UDK: 622.765
Рассмотрены требования теории флотации к реагентам-собирателям и предложена новая гипотеза, обосновывающая необходимый состав адсорбционного слоя собирателя на поверхности флотируемого и депрес-сируемого минералов. Приведен анализ физико-химических свойств органических соединений, которые могут быть использованы в качестве собирателей, закономерностей их изменения в результате внутри- и межмолекулярных взаимодействий и показаны пути создания собирателей с заданными свойствами, сформулированы принципы конструирования селективных собирателей. Теоретически обоснованы методы совершенствования технологии применения собирателей, обеспечивающие оптимизацию их расхода, повышение селективности и интенсификацию процесса флотации.
5. Инструкция по расчету и применению анкерной крепи на угольных шахтах России / СПб, 2000. - 70 с.
6. Правила безопасности в угольных шахтах ПБ 05-618-03 / Государственное унитарное предприятие «Научно-технический центр по безопасности в промышленности Госгор-технадзора России». — Москва, 2003. — 223 с.
7. Методика расчета и выбора параметров крепи на сопряжениях горных выработок при одинарной и парной подготовке выемочных столбов / СПб, 2004. - 84 с.
8. Райко Г. В., Гречишкин П. В. Анкерное крепление: бесфундаментный монтаж ленточных конвейеров // Уголь. - 2011. — №4. - С. 35-37.
9. Курленя М. В., Еременко В. А., Гай-дин А. П. Развитие сырьевой базы Западно — Сибирского металлургического комплекса // Горн. журнал.— 2007. — № 4. — С. 10-13. IШ
ФЛОТАЦИЯ
ГМ1МГШ
