Ампула минеральная двухкамерная АМК ДК для анкерного крепления: безопасность, эффективность, долговечность

В декабре 2013 г. вышел приказ об утверждении Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Инструкция по расчету и применению анкерной крепи на угольных шахтах», согласно которой сталеминеральную анкерную крепь необходимо применять в горных выработках:
  • со сроком службы более 10 лет;
  • проведенных по пластам, весьма склонным к самовозгоранию;
  • с обводненными породами.

Специалистами группы компаний «РАНК» более 7 лет назад, была разработана ампула минеральная композиционная (АМК) для закрепления анкеров в горных выра-ботках, которая широко применяется на угольных шахтах и рудниках России (ООО «Шахта Байкаимская», закреплено более 20 км выработок; шахта «Хакасская»; шахта «Владимирская»; рудники «Холбинский», «Ирокинда», «Хужир» и др.). Данная ампула эффективно применяется и в настоящее время, но для увеличения скорости монтажа сталеминеральной анкерной крепи была разработана ампула минеральная композиционная двухкамерная (АМК ДК).

Рис. 1. Ампула минеральная композиционная двухкамерная (АМК ДК): 1 — внешняя оболочка; 2 — клипса; 3 — оболочка внутренней камеры; 4 — минеральная композиция; 5 — внутренние секции с жидким отвердителемПри использовании ампул АМК ДК исключается время, затрачиваемое на замачивание ампул в воде перед установкой в шпур, что позволяет значительно снизитьтрудоемкость проходческих работ и сократить время на крепление выработок, также разработчиками ампулы был уменьшен срок гидратации минеральной композиции (до 30 мин.) по сравнению с аналогом (до 24 ч). Состоит ампула из внешней оболочки 1 с минеральной композицией 4 и оболочки внутренней камеры 3, заполненной жидким отвердителем 5. (рис. 1)
Оболочка  внутренней  камеры 3 разделена  на  герметичные секции термошвом, что позволяет при установке анкера качественно и равномерно смачивать минеральную композицию, для полного отверждения закрепляющего состава [2, 3]. Благодаря тому, что смесь равномерно перемешивается с отвердителем в процессе установки, гидратация минеральной композиции протекает по всему объему смеси и увеличивает прочность закрепления анкера в короткие сроки. В последующее время прочность закрепления анкера растет за счет набора прочности закрепляющего материала в течение 28 сут. [4, 5, 6].

Технология установки анкера на АМК ДК:
  • бурится шпур диаметром 27-30 мм;
  • к дну шпура до упора досылается необходимое количество ампул;
  • к анкеру с помощью переходника-вращателя присоединяется анкероустановщик;
  • с помощью станка, путем равномерного вращения и подачи, анкер устанавливается в проектное положение в течение 8-10 с;
  • удержание анкера в проектном положении станком 15 с;
  • анкер установлен.

Важным достоинством АМК ДК является то, что в случае самовозгорания угля или пожара в шахте закрепляющая втулка сохраняет несущую способность анкерной крепи за  счет  негорючести  минерального  состава,  что  делает ее незаменимой в условиях угольных пластов, склонных и  весьма  склонных  к  самовозгоранию.  Термостойкость состава разработанной смеси, без снижения прочности составляет не менее 600 °С, что в четыре раза больше по сравнению с полимерными ампулами, где точка плавления — 165 °С, а точка воспламенения — 300°С [7]. Реологические свойства минерального состава ампулы АМК ДК со временем не меняются по сравнению с полимерными составами, где прочность закрепляющей втулки в шахтных условиях начинает снижается уже на второй год эксплуатации за счет просадки [7].

Установка анкеров на химические ампулы сопровождается выделением токсичных веществ (паров стирола) в горные выработки, что полностью исключается при использовании ампул АМК ДК. Данный фактор особо актуален в условиях слабо проветриваемых и тупиковых горных выработок. Основные технические преимущества ампулы АМК ДК по сравнению с полимерными ампулами приведены в табл. 1.

Ампулы  АМК  ДК  эффективно  применяются  как  для  за-крепления стальных анкеров (типа АКМ АВ, А20В и др.), так комбинированных (типа АКМ20.01) и канатных (типа АК01, АК02,АК01-25). Также с помощью АМК ДК выполняется бес-фундаментный монтаж ленточных конвейеров на анкеры, в выработках с обводненными или слабыми вмещающими породами почвы [8].

Специалистами ООО «РАНК 2» проведены комплексные лабораторные  и  шахтные  испытания  прочности  закрепления  стальных, комбинированныхи канатных  анкеровампулами АМК ДК. Некоторые результаты лабораторных испытаний показаны на (рис. 2, 3, 4) и в табл. 2. Результаты шахтных испытаний показаны в табл. 3.
Рис. 2. Диаграмма нагружения анкера АКМ 20.01-01, закрепленного на ампулы АМК ДК через 30 мин. с момента установкиРис. 3. Диаграмма нагружения анкера А20В (АКМ АВ), закрепленного на ампулы АМК ДК через 30 мин. с момента установкиРис. 4. Диаграмма нагружения анкера АК01, закрепленного на ампулы АМК ДК через 30 мин.с момента установки
Результаты лабораторных испытаний закрепления различных типов анкеров на ампулы АМК ДК
Результаты шахтных испытаний закрепления различных типов анкеров на ампулы АМК ДК в условиях шахты ООО «Шахта Байкаимская» и ОАО «СУЭК-Кузбасс» ПЕ шахта «Комсомолец»
Кроме того, ампулы АМК ДК были испытаны в условиях обводненности пород кровли и обильного водопритока из шпура, до трех литров в минуту, в условиях ОАО «Ургалуголь» и ОАО «Приморскуголь» ШУ «Восточное». После установки анкерной крепи на минеральные ампулы АМК ДК водоприток из шпура прекратился. Проведенные испытания показали пригодность и работоспособность ампул АМК ДК для крепления анкеров в условиях обильного водопритока из шпура.