Управление расходами воздуха в вентиляционной сети с активным регулятором Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

ГЕОТЕХНОЛОГИЯ

УДК 622.411.332 (574.31)

Ж. Г. Левицкий, А. Д. Нургалиева

УПРАВЛЕНИЕ РАСХОДАМИ ВОЗДУХА В ВЕНТИЛЯЦИОННОМ СЕТИ С АКТИВНЫМ РЕГУЛЯТОРОМ

Достаточно эффективное управление расходами воздуха в локальной области сложной вентиляционной сети можно обеспечить, используя в качестве активных регуляторов вентиляторы местного проветривания (ВМП), устанавливаемые в подземных выработках без перемычки. Достоинством такого типа регуляторов является то, что их установка не загромождает выработки, не мешает работе транспорта и проходу людей, а при необходимости могут использоваться в системе автоматического управления вентиляцией шахт.

Если проанализировать схемы установки ВМП в выработках, работающих по нагнетательной схеме проветривания, то можно выделить следующие две зоны, влияющие в определенной степени на аэродинамику воздушного потока.

Зона влияния всаса вентилятора. В этой зоне, с одной стороны, происходит взаимодействие потока воздуха в выработке со стоком на всасе вентилятора, с другой - по мере приближения воздушного потока к всасу вентилятора скорость его движения увеличивается. Увеличение скорости вызывает уменьшение статического давления. Так как эти изменения происходят за счет энергии ВМП, то появляющаяся в этом случае дополнительная величина разрежения будет способствовать увеличению некоторого количества воздуха, поступающего в данную выработку.

Зона влияния, вытекающей из вентилятора струи воздуха. Поступающий в вентилятор воздух выбрасывается затем с большой скоростью по направлению общего потока. Вытекающая струя

обладает значительным запасом кинетической энергии, которая передается окружающему потоку. Поскольку струя распространяется в ограниченном пространстве, то это приводит к изменению статической составляющей давления и возникновению эжекционного эффекта с последующим увеличением поступления воздуха в выработку. Исследованиями установлено [1], что депрессия, развиваемая активным источником тяги, определяется по формуле:

&

-I

± 2^2 -(1,06 - 94а) и 2)

(1)

где Ив - депрессия, создаваемая в выработке активным потоком на выходе из вентилятора, Па;

О в - средняя скорость потока воздуха на выходе из вентилятора, м/с;

и і = Q/S - средняя скорость потока воздуха в выработке, м/с;

и 2 = ^ - Qв)/S - средняя скорость потока воздуха за вычетом расхода воздуха Qe через вентилятор, м/с;

S - поперечное сечение выработки в месте установки вентилятора, м2;

Sв - поперечное сечение выходного отверстия вентилятора, м2;

р - плотность воздуха, кг/м3;

а - коэффициент аэродинамического сопротивления выработки, Па-с2/м2.

+

+ 4 ; * * X

+ і ± # т * Ї * X

* % г Ї ■ ♦

0,0000 0,0200 0,0400 ОрбОО 0,0800 0,1000 0,1200

+ ое =20

■ ое =25

=30

X Ое =35

ж ое =40

* ое =45

+ ое =50

Рис. 1. Динамика изменения давления в выработке при работе активного регулятора

Знак «+» в формуле (1) следует брать при спутном взаимодействии потоков, знак «-» - для встречного взаимодействия струй.

Выражение (1) находится в сложной зависимости от ряда переменных величин: площади входного или выходного отверстия Бв, площади поперечного сечения Б, где установлен данный вентилятор, количества воздуха, протекающего по выработке Q. На рис. 1, с целью выяснения диапазона изменения величины избыточного давления Ив при изменении отношений Бв/Б (Б изменялось в пределах 10, 12, 14, 16 м2) и скорости движения воздуха на выходе из вентилятора (ив изменялась в пределах 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50 м/с), были получены итоговые результаты анализа зависимости вида (1).

Поскольку рабочий диапазон скоростей на выходе из вентиляторов местного проветривания при их существующей производительности не превышает 40 м/с, то фактическое приращение депрессии в выработке с установленным вентилятором, как это следует из графика, не превысит 200 Па. Исходя из этого, рабочий диапазон изменения приращения давления в выработке с активным регулятором был принят равным от -200 Па до +200 Па.

Появляющаяся невязка депрессии Ив в ветви с работающим вентилятором нарушает условие однозначности напоров в соответствующих контурах вентиляционной сети, в результате чего появляются корректирующие контурные потоки, которые приводят к перераспределению расходов воздуха, численные значения которых могут быть найдены из решения общеизвестной системы уравнений, формируемой на основе первого и второго законов сетей. Однако при частом изменении условий работы вентилятора для определения конечного результата необходимо на каждом очередном шаге регулирования решать многомерные нелинейные системы уравнений, что связано со значительными затратами труда и времени на оценку и выбор рациональных режимов проветривания выработок. Упростить решение можно, если использовать принцип взаимосвязанности потоков воздуха.

Вентиляционная сеть шахты или рудника является жестко связанным графом. Поэтому любые изменения аэродинамических характеристик в ]-й управляющей выработке вызовут в большей или меньшей степени изменение расходов воздуха в любом г-м управляемом элементе вентиляционной схемы.

Для парных связей эта зависимость имеет вид Qi = I (Ие}> , где Qi - расход воздуха в г-й управляемой выработке; И^ - депрессия, развиваемая активным регулятором в ]-й управляющей выработке. Так как данная функция является непрерывной и имеет непрерывную производную, что вытекает из анализа первого и второго законов сетей, то для двух различных значений Ив^ при

монотонном возрастании или убывании функции расхода воздуха в силу формулы Лагранжа будет иметь место равенство:

Qi,к— Q

і,н

Н — н

11 в к. в,н

--і у,

(2)

где Qi,к - конечный расход воздуха в 1-й выработке, соответствующий состоянию активного регулятора при заданном значении Нвк, м3/с;

Qi,н - начальное значение расхода воздуха в 1-й выработке при условии, что на момент включения вентилятора в работу Нв,н = 0, м3/с;

/' (Н%) - производная от функции расхода,

соответствующая значению депрессии источника тяги в промежутке между Нв,н и Нв,к.

А так как на момент включения вентилятора в работу Нв,н = 0, то выражение (2) преобразуется к

виду:

Qi,к— Qi

н „

-■/у-

(3)

Если на некоторый момент времени для г-й выработки задан расход воздуха Qi,н, соответствующий исходному воздухораспределению в вентиляционной сети при Ив,н = 0, то при изменении депрессии активного регулятора, установленного в ]-й управляющей ветви, новое значение расхода воздуха Qi,к в г-й выработке может находиться из условия (3), т.е.:

= Qi,н + / Ы- Ив,}. (4)

Выражение (4) является условием взаимосвязанности вентиляционных потоков воздуха и с его помощью при известных значениях I' (И^), где 0 < И£ < Ив,к можно оценить влияние_/-го элемента на г-й управляемый поток воздуха. Параметр / '(И), представляет собой тангенс угла наклона стягивающей хорды между расходами воздуха в г-х ветвях на промежутке между Ив,н = 0 и его конечным значением Ив к. Однако в современной технической и математической литературе нет приемлемых зависимостей для определения / '(И). Данный параметр вычисляется в каждом конкретном случае, исходя из общих свойств описываемого объекта исследования и условия задачи.

Так как геометрическая интерпретация производной I ' (И) на рассматриваемом промежутке изменения расходов воздуха соответствует tgP, то есть тангенсу угла наклона стягивающей хорды, а производная в базовой точке У(И) равна tga, то есть тангенсу наклона касательной к кривой в базовой точке распределения расходов воздуха в расчетной схеме при Ивн= 0, то их отношение может быть представлено в виде функции:

А = I (И ), (5)

tgaI •Дв ^

Іе

5°

1,05000 -і

-4

♦ ♦

♦ ♦

+ ♦,

І I 0.06000 * ♦

-300

-200

-100

100

200

300

Рис. 2. Усредненная зависимость отношения tgвltg а от изменения депрессии активного регулятора

где і = 1, 2, 3, ..., п - нумерация ветвей в расчетной схеме;

tg а и tgPi - значения тангенсов углов наклона касательной и стягивающей хорды для 1-й ветви в расчетной схеме.

На рис. 2 показана усредненная зависимость tgPi I tg а в процессе изменения депрессии активного регулятора для локальной области конкретно заданной вентиляционной схемы [2]. При этом область влияния активного регулятора ограничивалась ветвями, в прилегающих к регулятору выработках, депрессия которых не превышала 200 Па.

Представленная на графике зависимость tgв ltg а близка к линейной, и может быть описана зависимостью вида:

(^в/^а) — 1 = к • нв у, где к - угловой коэффициент наклона данной функции к оси Нву.

Отсюда следует, что

tgв = (к • Нв у +1) • tgа. (6)

Учитывая, что /'(Н^) = tgв, выражение (4) с учетом (6) примет вид:

^,к = ^,н + (к • Нв,у + 1) • Нв,у ' ^а. (7)

Установка активного регулятора в разных ветвях расчетной вентиляционной схемы приводит к изменению углового коэффициента к. Это связано с тем, что взаимодействие активного регулятора в новой ветви, в виду нелинейности системы, изменяет его аэродинамическое воздействие на характер распределения воздуха в управляемых ветвях. В этом случае для получения функциональной зависимости вида (7) необходимо определить новый угловой коэффициент.

Следует иметь в виду, что работа активного регулятора без перемычки накладывает некоторые особенности на определение расходов воздуха в вентиляционной системе. В стандартной методике для решения задачи естественного распределения

расходов воздуха в сложных вентиляционных сетях не предусмотрены варианты введения в расчет подобного типа регуляторов. В этой связи для определения искомых расходов воздуха в ветвях расчетной схемы рекомендуется к депрессии активного регулятора прибавлять депрессию выработки, в которой установлен регулятор.

Общий алгоритм построения функцональной зависимости влияния активного регулятора на управляемые потоки сводится к следующему.

1. Рассчитывается базовый вариант распределения расходов воздуха для заданной расчетной схемы Qi н при Нв,н = 0.

2. Депрессии активного регулятора придается малое приращение Ив,н = 0,5 Па, и вычисляется конечное приращение воздуха Qi,к.

3. Для каждой 1-й ветви определяется tgai по формуле:

ща. = &к —

^ 1 0,5 .

3. Для заданного значения депрессии Нв,к вычисляются расходы воздуха Qi,к для 1-х ветвей по стандартной методике, прибавляя к депрессии выработки депрессию активного регулятора, в которой установлен активный регулятор.

4. Для каждого значения депрессии Нв,к и найденного расхода воздуха Qi,к определяется tgP. При любом изменении Нв,к тангенс угла наклона стягивающей хорды находится из выражения:

Qi — Qi

‘■Л,к *~'1 ,н

^Рі =-

в,к

5. Для каждого значения депрессии Ив:1- по всем ветвям находится усредненное значение отношения tg Д / tg аг .

Все точки усредненного отношения

tgPi / tg аг наносятся на график, определяющий зависимость вида (5).

6. Для каждого усредненного значения отно-

шения tgPi I tg а, определяются угловые коэффициенты кт, т = 1, р по формуле:

^в/^а—1

к =•

пт

в ,т

7. Вычисляется среднее значение углового коэффициента:

кх + к 2 + к 3 +... + кт --------------------------. (8)

к сР. =

т

8. Формируется зависимость вида (7) для определения конечного расхода воздуха Qi,к.

Рассмотрим решение задачи по определению подачи необходимого количества воздуха для разбавления до безопасной концентрации и выноса опасных газов в местах их скопления при условии использования активных регуляторов. При известной интенсивности поступления вредных газообразных компонентов в подземную выработку потребное количество воздуха для их разбавления определяется по формуле:

100I

^ = с-с0, (9)

где Qi - количество воздуха, которое необходимо подать в г-ю выработку, м3/с;

1г - интенсивность выделения газа в г-й выработке, м3/с;

С - предельно-допустимая концентрация газа в исСО - концентрация газа в поступающей струе воздуха, %.

При условии работы активного регулятора в ]-й управляющей выработке расход воздуха в г-й управляемой ветви с учетом (8) будет равен:

^,к = а,н + ■ (Кр,у ■ К,] +1) ■ Ив,]

, (10)

где Qi,к - расход воздуха в г-й ветви при условии работы активного регулятора в ]-й выработке,

м3/с;

Qi,н - расход воздуха в г-й ветви на момент включения активного регулятора в работу, м3/с;

кср,] - усредненная величина углового коэффициента влияния активного регулятора на локальную область анализируемой вентиляционной системы;

Ив] - депрессия, развиваемая активным регулятором в]-й выработке, Па.

Поскольку необходимая подача воздуха в г-ю ветвь обеспечивается созданием необходимой депрессии Ив]. при работе активного регулятора в]-й ветви, то расход воздуха Qi,к, определяемый из (10), должен соответствовать расходу воздуха, определяемому из (9), т.е. Qi,к = Qi, или

Qi,н + ■ (кср,] ■ Ив,] + 1) ■ Ив,] =

= 1001г

С — С0 .

После несложных преобразований получим:

ксру • ^а1 • Не.у + ^а1 • Нв,у —

Ґ Л ППТ Л

100 I

С — С

— н

= 0.

у

Решая полученное квадратное уравнение, находим необходимую величину депрессии Нву, создаваемую работой активного регулятора для обеспечения подачи заданного количества воздуха в Iю управляемую выработку:

Нву =

^2 аі + 4кСргу ■ ^аг Х

— ^а, +^ х-(1001/ (С—С0)— Qi.н)

2кср., • ^аі

. (11)

Имея в виду, что скорость потока воздуха на выходе из вентилятора Ув>>У] и ув>>у2, то формулу (1) можно упростить и к дальнейшему расчету принять, что

Н ^в 2

нв, у = °в.

(12)

Поскольку выражениями (11) и (12) определяется одна и та же депрессия активного регулятора, то, приравнивая их, получим следующее уравнение, позволяющее определять необходимые параметры для выбора активного регулятора:

2Рк ср., • ^ а1 - и2 • Я в =

(

= Я

\

.(13)

Ш а1 + 4кср.у ■ ^ аі Х ^х(1001/(С—Со)— о„) ,

Откуда при заданной скорости потока воздуха на выходе из вентилятора ив, сечение выходного отверстия вентилятора или конфузора, подсоединяемого к вентилятору, должно соответствовать условию:

Ґ

Я

Я в =

Л

х(100 I/(С — С 0) — QhH)

—

2 ив • Р • кср.у • ^а

(14)

Если необходимо определить скорость движения воздуха на выходе из вентилятора при заданном сечении выходного отверстия вентилятора Бв или конфузора, то из уравнения (13) следует:

Я-

М а, + 4кср.у • ^аі Х

]х(1001/(с — Со)—дин)

2- • Р- кср,Г^а,

Производительность вентилятора при активном способе управления потоками воздуха определяется зависимостью вида Qв = ив • Яв, учитывая которую следует выбирать необходимый тип вентилятора.

При установке активного регулятора в опасных по газу шахтах необходимо, чтобы количество поступающего к всасу вентилятора воздуха отвечало требованиям Правил безопасности

Q>1.43Qв.

Таким образом, управляя параметрами Я, Яв и

ив, можно усиливать или ослаблять воздействие активных регуляторов, работающих без перемычки, на распределение расходов воздуха в вентиляционной сети, как в обычных условиях, так и в системе автоматического управления проветриванием шахт и рудников.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Левицкий Ж.Г. Аэромеханика вентиляционных потоков. - Караганда: КарГТУ, 2003. - 228с.

2. Левицкий Ж.Г., Нургалиева А.Д. Взаимосвязанность потоков воздуха в вентиляционной сети с активным регулятором II Вестник КузГТУ. - Кемерово, 2009. - № 4. - С. 13 - 16.

□ Авторы статьи:

Левицкий Жорж Георгиевич, докт.техн.наук, проф. каф. рудничной аэрологии и охраны труда Карагандинского государственного технического университета Email: LG_36@mail.ru

Нургалиева Асель Данияловна, канд.техн.наук (каф. рудничной аэрологии и охраны труда Карагандинского государственного технического университета) Email: m611adn@mail.ru

УДК 622.

А. А. Рогачков, Л. М. Коновалов, А. В. Ремезов СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ КРЕПЛЕНИЯ ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ ВЫРАБОТОК С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КАНАТНЫХ АНКЕРОВ В СЛОЖНЫХ УСЛОВИЯХ ШАХТ КУЗБАССА

Потеря устойчивости даже небольшого участка подготовительной выработки при существующих способах подготовки (спаренными штреками) и систем разработки (длинными столбами) приводит к значительному экономическому ущербу всей шахте. Практический опыт обеспечения устойчивости подготовительных выработок, расположенных в сложных условиях (участки сопряжений подготовительных выработок, участки выработок с повышенным водопритоком, зоны повышенного горного давления) шахт Кузбасса показал, что поддержание подготовительных выработок с использованием одной штанговой анкерной крепи без дополнительного ее усиления крайне сложно, а в ряде случаев, практически невозможно. Объемы перекрепления таких выработок превышают в 1,5-2 раза по сравнению с подготовительными выработками, поддерживаемых в массиве. Затраты от невынужденных простоев лав исчисляются десятками миллионов рублей, а подготовительные выработки перекрепляются уже с использованием нетехнологичной стоечной крепи (рис.1).

В последнее время для дополнительного усиления основной крепи подготовительных вырабо-

ток, поддерживаемых в сложных условиях, широко используют канатные анкера, различных конструкций и способов их заделки в массиве. Однако, анализ состояний контура подготовительных выработок и крепи усиления, в ряде случаев, дает основания полагать о существенных недостатках как в технологии крепления, так и в конструктивных особенностях используемых канатных анкеров [2].

Анализ результатов оперативных оценок состояний контура и крепи выработок, не сохранивших устойчивость на проектируемый срок службы, показывает, что элементы анкерной крепи, как основной (анкеры А20В), так и усиливающей (типовые канатные анкеры АК-01) видны в обрушенных породах в деформированном виде (порыв, изгиб, скручивание). Так, на шахте им. 7 Ноября, на типовых канатных анкерах в зоне обрушения пород кровли наблюдались следы застывшего полимерного мягкого состава отдельными участками протяженностью от 25 до 280 мм, а интервалы без состава в пределах 400-900 мм. Химический состав, заполняющий шпуры типового канатного анкера мягкий, пористый и обнаруживался только в шпурах, а также в нижних слоях

Рис. 1. Состояние контура и крепи подготовительной выработки, расположенной в сложных условиях

(«ложной») кровли. Эти факты подтверждают гипотезу неравномерного распределения химического состава ампул, приводящую к относительно слабой фактической несущей способности канатных анкеров. Подобный «эффект» наблюдался и с основной анкерной крепью, но для обеспечения качества закрепления в таких случаях, согласно инструкции [1] при расчетах паспортов крепления дополнительно вводился коэффициент полноты заполнения шпура, равный 1,4 (рис.1).

Принципиальная схема канатного анкера разработанной конструкции приведена на рис. 2. Канатный анкер 1 выполнен с ограничителем перемещения (втулкой) 2 неотвержденной закрепляющей смеси вниз по кольцевому зазору между анкером и стенками шнура. Максимальная величина зазора (с) между анкером и стенкой шнура равна разности диаметра шпура и диаметра канатного анкера.

В шахтных условиях при прижатии канатного анкера к одной из стенок шпура этот параметр может составлять 5-8 мм и более. Втулку

изготавливают из упругого материала, например, из резины.

При внешнем диаметре втулки 2 равном или больше диаметра шпура исключается перемещение неотвержденной закрепляющей смеси по кольцевому зазору между анкером и стенками шпура в часть шпура, расположенную ниже втулки.

Втулку 2 устанавливают на канатном анкере, на расстоянии от забоя шпура, определяемом из выражения

ё2 • 1п

Я >

22 а — Ь

Как показали результаты экспериментов, проведенных в условиях шахты им. С. М. Кирова, использование канатных анкеров рекомендуемой конструкции позволяет: в 1,5-2 раза и более повысить несущую способность анкера и тем самым существенно снизить затраты па крепление участковых подготовительных выработок; повысить устойчивость подготовительных выработок.

Обратная картина наблюдалась на участках выработок с анкерами при большей величине напорного давления и инъекции химического состава в шпуры на стадии установки канатных анкеров, что подтверждалось их высокой несущей способностью при инструментальной проверке.

Для обеспечения паспортной несущей спо-

где: а - диаметр шпура, Ь - диаметр канатного анкера, ё - диаметр ампулы, I - длина ампулы, п -число ампул с твердеющим материалом.

Рис.2. Рекомендуемый канатный анкер: 1 канатный анкер; 2 - втулка из упругого материала; 3 -скрепляющий состав; 4 -муфта; 5 -гайка; 6 - опорный элемент; Ь -диаметр канатного анкера, с - величина зазора между анкером и стенкой шпура Я - расстояние от втулки 2 до забоя шпура

собности типовых канатных анкеров авторами были разработаны втулки-ограничители, которые на сегодняшний день еще не получили широкого распространения.

Соответствие областей рационального использования канатных анкеров с конкретными горногеологическими и горнотехническими условиями

Практически на каждой шахте существуют участки сопряжений подготовительных выработок, подготовительные выработки, расположенные в зонах ПГ Д, а также в других специфических условиях поддержания с использованием основной анкерной крепи в сочетании с канатными анкерами. Однако, как показали многократные наблюдения, дополнительное усиление крепи не всегда работоспособно. Анализ результатов инструментальных наблюдений показал, что типовые канатные анкера не выполняют возложенных на них функций, в силу своих конструктивных ограничений и особенностей горно-геологических условий поддержания подготовительных выработок.

Так, из материалов экспертного заключения «ЦАКк» следует, что обрушение кровли выработки конвейерного штрека №35 шахты Первомайская произошло на участке МТ 4590+9 опорных элементов [3]. Протяженность обрушения составляет 25-30 метров. В момент обрушения выработка находилась в затопленном состоянии, что подтверждается следами на деревянных стойках, которые были установлены с низкого бока выработки.

Крепление выработки осуществлялось сталеполимерной анкерной крепью с опорным элементом - швеллер № 10-12 с 5 анкерами по ширине выработки типа А20В (АКС) длиной 2,4 м с усилением основной крепи канатными анкерами АК-

01 длиной 3,5 м.

Характер обрушения в виде опускания кровли вместе с элементами ее крепления до соприкосновения ее с почвой выработки со стороны «лежачего» бока. Во многих случаях опорные элементы крепи в местах крепления анкеров, в том числе и канатных, были порваны. Бока выработки имеют такие же деформации, как и при экспертной оценке, специалистами «ЦАКк» три месяца назад. Замерные станции типа РГ (СКЦ), установленные по конвейерному штреку №35, смещения приконтур-

ных слоев кровли не регистрировали.

На основании выводов экспертных заключений, оперативных оценок состояний контура и крепи горных выработок в сложных условиях можно отметить следующее: активное обрушение пород кровли горных выработок, расположенных в сложных условиях связано, как с конструктивными недостатками канатных усиливающих анкеров, так и с технологией их установки.

Основными причинами потери устойчивости выработок могут быть:

• несоответствие паспортной с фактической несущей способностью канатных анкеров;

• повышенный водоприток с вышележащих пород кровли.

Предварительное натяжение канатных анкеров, как способ активного воздействия на прикон-турные слои пород кровли

Практический опыт специалистов «ЦАКк» показывает, что эффективность упрочнения пород кровли сталеполимерной анкерной крепью во многом зависит от реализации первоначального распора (натяжения) анкерных стержней за счет закручивания гаек с определенным крутящим моментом на уровне до 25 кг-м. Осевое усилие натяжения анкерного стержня даже на уровне 10 кН позволяет уплотнять расслаивающиеся породы кровли до 1,0 м, а при натяжении анкера на уровне до 30 кН упрочнять породы на глубину анкеро-вания. Использование канатного анкера, без предварительного натяжения приводит к снижению эффекта упрочнения вышележащих пород кровли, что не позволяет крепи активно воздействовать на смещения пород, сближения кровли и почвы. Один из примеров: обрушение пород кровли конвейерного штрека 4-В шахты «Южная» [2]. Конструкции применяемых канатных анкеров, как и основных штанговых не позволяют достичь минимального первоначального распора, необходимого для обеспечения устойчивости выработки.

Установлено, что одной из основных причин, слабого осевого усилия при установке типового канатного анкера является большой шаг резьбы на

винтовой паре (гайка и стержень анкера).

Тем не менее, на сегодняшний день, на шахтах Кузбасса широко применяются типовые канатные анкера - производители: АМК, РАНК-2, АМК-ШСУ г. Кемерово, ЗАО «Кузбасспромсервис-М» г. Новокузнецк, КузНИУИ - ООО «ЦАКк». Типы канатных анкеров: АК-01; АК-02; КАГ-20; зарубежные. Длина анкеров может изменяться от 3,0 до 12м (3-5м в основном), разрывное усилие от 12 до 30т (120-300кН) в зависимости от диаметра каната равного 15-18мм.

Таблица 1. Параметры канатных анкеров, применяемых на шахтах Кузбасса

Рис. 4. Канатный анкер ГАГЗ

типовых канатных анкеров. Применение канатного анкера ГАГЗ с метрической резьбой винтовой пары позволяет задавать минимальный первоначальный распор на уровне не менее 3 тс, а увеличенный диаметр используемого каната - повысить несущую способность анкера до 300 кН.

Тип анкера Длина резьбовой части, мм Разрывная нагрузка, кН

АК-01 120 197

АК-02 до 270 (120) 200

КАГ-20 300 (до 1000) 120

ГАГЗ 300-900 270-300

Следует отметить, что усовершенствованный канатный анкер ГАГЗ (рис. 4) имеет ряд преимуществ по сравнению с другими конструкциями

Выводы

1. Для обеспечения безремонтного поддержания подготовительных выработок, расположенных в сложных условиях необходимо повысить устойчивость приконтурных слоев пород кровли выработок, которые можно повысить путем использования канатных анкеров, длиной превышающую глубину распространения в массив зон неупругих деформаций.

2. Применение канатных анкеров должно осуществляться с учетом их конструктивных особенностей, соответствия областей рационального их использования для конкретных условий.

3. Эффект упрочнения приконтурных слоев выработок может быть достигнут при предварительном натяжении канатных анкеров - перспективного направления в технологии крепления подготовительных выработок, расположенных в сложных условиях шахт Кузбасса.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Инструкция по расчету и применению анкерной крепи на угольных шахтах России. ВНИМИ. Санкт-Петербург, 2000 г.

2. Заключение по результатам анализа причин обрушения заанкерованной кровли в конвейерном штреке 4в шахты «Южная» I «ЦАКк» от 15.06.2010 г.

3. Результаты обследования конвейерного штрека №35 пласта XXVII шахты «Первомайская» в районе обрушения кровли! «ЦАКк» от 05.07.2006 г.

□ Авторы статьи:

Рогачков Антон Александрович, канд.техн.наук, ведущий инженер ООО «ЦАКк-Кузбасс» Тел. 89055101908

Коновалов Леонид Михайлович, канд.техн.наук, директор ООО «ЦАКк-Кузбасс» Тел. 89234990308

Ремезов

Анатолий Владимирович, докт.техн.наук, проф. каф. разработки месторождений полезных ископаемых подземным способом КузГТУ, тел. 89039461810.