Анкерное крепление: бесфундаментный монтаж ленточных конвейеров

В настоящее время в Кузбассе ежегодно монтируется более 100 ленточных конвейеров. Большинство приводных, концевых и натяжных станций ленточных конвейеров монтируется на бетонных горизонтальных или наклонных фундаментах с креплением к последним анкерными болтами.

Также накоплен опыт закрепления узлов ленточного конвейера анкерами с закачиванием в породы почвы полимерных смол. Применение данной технологии ограничено по причине
обводненности большинства шахтных выработок. Кроме того, в водоносных слоях пород почвы существуют течения, подземные ручьи, что делает невозможным применение полимерных
смол.

В связи с этим ООО «РАНК 2» была рассмотрена возможность анкерного крепления ленточных конвейеров непосредственно к почве выработки на минеральную композицию. Разработанная рецептура минеральной композиционной смеси позволяет работать в условиях большой обводненности, подземных водотоков и возможных сдвиговых нагрузок на анкерную крепь.

Подтверждение работоспособности минеральной композиции в сочетании с предлагаемой анкерной крепью в указанных горно-геологических и горнотехнических условиях на первом этапе потребовало проведения лабораторных испытаний. Для этого были изготовлены искусственные скважины из стальной трубы и бетона М-500 со сквозным отверстием диаметром 45 мм, а также анкеры АКМ20.01 с различными размерами головок на концевике (диаметрами 38 мм, 40 мм и 43 мм). Проверка прочности закрепления анкеров производилась штанговыдергивателем типа ВШГ-20 сразу после заполнения скважины замоченной в воде минеральной композицией и создания предварительного натяжения (рис. 1) без ожидания отверждения закрепляющего материала.

 Лабораторные испытания прочности закрепления анкеров в искусственной скважине:а) анкер закреплен в искусственной скважине на минеральную композицию; б) прибор ВШГ-20


На рис. 2 представлены усредненные эмпирические диаграммы, отображающие смещения в скважине анкеров с различными размерами головок (U), закрепленных минеральной композицией в зависимости от прилагаемых нагрузок (N).

Рис. 2. Нагрузочная способность анкеров с различным размером головки, закрепленных на минеральную композицию


Лабораторные испытания показали, что при установке в обводненном шпуре анкеров с различными размерами головок на минеральную композицию обеспечивается  значительная  несущая способность сразу после установки крепи, без ожидания отверждения закрепляющего материала. Из рис. 2 видно, что при величине кольцевого зазора между головкой анкера и стенкой  скважины —  1 мм (диаметр  головки  анкера  43  мм)  нагрузочная  характеристика анкера значительно выше, чем у двух других анкеров, задействованных в эксперименте. Поэтому в настоящее время для установки в шпуры диаметром 43 мм изготавливаются анкеры АК01 и АКМ20.01 с диаметром  головки 41,5  мм, в шпуры диаметром 30 мм — анкеры с диаметром головки 28,5 мм.

Сравнение показателей монтажа приводной станции ленточного конвейера КЛК-1000по альтернативным технологиям

Сравнение показателей монтажа приводной станции ленточного конвейера КЛК-1000по альтернативным технологиям


Расчет параметров анкерной крепи для монтажа станций ленточных конвейеров производится следующим образом. По гипотезе Цимбаревича [1, 2] пролет свода  давления  в почве  горной  выработки  меньше  пролета свода давления в кровле выработки на ширину призмы сползания. В соответствии с [3] рассчитываются максимальная  глубина  и контур  свода  давления  в почве  выработки. Затем, с учетом параметров свода давления, конструкции и горнотехнических условий работы ленточного конвейера определяются схема расположения анкеров, их типы и глубина заложения. Надежность закрепления  конвейера  обеспечивается закреплением анкеров в устойчивых породах почвы за пределами  свода  давления, (рис. 3). Если изготовленные из стального прутка анкеры АКМ20.01 невозможно использовать  из-за повышенного  опрокидывающего  момента  или параметров свода давления, применяются канатные анкеры глубокого заложения АК01.

Рис. 3. Закрепление анкеров за пределами свода давления


На шахтах Кузбасса применение новой технологии бесфундаментного монтажа станций конвейеров началось с 2007 г. По данной технологии оборудование монтируется непосредственно на почву  выработки  с применением  комбинированных  анкеров АКМ 20.01 и канатных анкеров АК01, закрепляемых на всю длину шпура, минеральной композицией, разработанной ООО «РАНК 2».

Первый опыт закрепления разгрузочной, приводной, конце-вой  и натяжной  станций  ленточного  конвейера  был получен на  конвейерном  штреке  No1729  шахты  «Комсомолец».  Расчет анкерной крепи станций конвейера 2Л1000А с полным заполнением шпуров минеральной композицией произведен ООО «РАНК2». В горно-геологических условиях с неоднородной поч-вой в мульдовой части пласта минеральная композиция показала хороший результат, запуск ленточного конвейера прошел без осложнений. Авторский контроль за соблюдением технологии бурения  и закрепления  анкеров  минеральной  композицией, а также  последующий  мониторинг  надежности  закрепления конвейера  осуществлялись  специалистами  ООО  «РАНК2». За весь срок эксплуатации конвейера нареканий на качество его закрепления не было.

В  сравнении  с альтернативными  предлагаемая  технология монтажа ленточных конвейеров позволяет существенно снизить материальные затраты, а также сократить сроки монтажа оборудования, см. таблицу.

Технология  монтажа  ленточных  конвейеров  и другого  стационарного шахтного оборудования на анкеры, закрепляемые минеральной композицией, позволяет:— в несколько раз снизить трудоемкость работ и сроки монтажа оборудования;— в 2-3 раза снизить затраты на материалы и заработную плату рабочих;— за счет закрепления анкеров в устойчивых породах основ-ной почвы и по всей длине шпура, повысить надежность монтажа в сравнении с существующими технологиями.

На сегодняшний день по предлагаемой технологии смонтировано уже более 25 ленточных конвейеров на следующих шахтах: «Чертинская Коксовая» (2Л100), «им. 7 Ноября» (1Л-120, КЛКТ-1200), «Красноярская» (КЛК-1200, 1ЛЛТ-1200-03), «Северная» ОАО «Воркутауголь» (3Л120Б), «Комсомолец» (2Л1000А, 1ЛЛТ-1200, КЛКТ-1200), «Полысаевская» (1ЛЛТ-1200-03), «Шахта-разрез „Инской“ (3ЛЛТ-1000, 2ЛЛТ-1000) и др.

Практикой доказано и отзывы специалистов шахт свидетельствуют, что наиболее целесообразно и выгодно использовать данную технологию «под ключ»: ООО «РАНК 2» выполняет весь комплекс  работ —  от расчетов  крепи  и ее  производства  до крепления  станций  ленточных  конвейеров  и последующего мониторинга состояния объектов. При этом авторский надзор означает гарантию соблюдения проектных решений, технологии крепления, ответственность  предприятия  за произведенные работы и постоянное совершенствование технологии в целом и ее элементов.