УДК 622.647.2:622.281.74 ©, А.В. Самок, Г.В. Райко, 2011
САМОК Алексей Владимирович
Инженер-технолог ООО «РАНК 2»
РАЙКО Галина Викторовна
Инженер-технолог ООО «РАНК 2»
ГРЕЧИШКИН Павел Владимирович
Научный сотрудник Лаборатории геотехнологии
освоения угольных месторождений ИУ СО РАН,
канд. техн. наук
Канатный анкер АК01: широкие выработки и их сопряжения
Статья посвящена технологии и опыту применения двухуровневого анкерного крепления широких горных выработок и их сопряжений.
Ключевые слова: канатный анкер АК01, широкие горные выработки и их сопряжения, анкерная крепь, монтажная камера.
Контактная информация — e-mail: kom.info@rank42.ruВ настоящее время подавляющая часть горных выработок угольных шахт и рудников проводится с применением анкерной крепи. При этом происходит расширение технологических возможностей подземной угледобычи. Одновременно появляются новые задачи, связанные с анкерным креплением. Одной из таких задач является выбор схем заложения анкеров в приконтурном массиве широких выработок (более 6м), их сопряжений и определение параметров крепи.
Перераспределение напряжений в массиве горных пород при проведении и поддержании широких выработок и их сопряжений сопровождается значительными горизонтальными и вертикальными смещениями пород, как по контуру выработки, так и во вмещающем массиве. Формирование зон деформаций при дезинтеграции массива способствует увеличению фактического поддерживаемого пролёта выработки от ширины выработки (от В до В+Δl) и высоты расслоения до (0,5-0,7) В (Рис.1), что делает невозможным поддержание выработки без дополнительного усиления крепи.
Традиционно для усиления крепи широких горных выработок используют стоечную, смешанную и рамную крепь. В сравнении с ними анкерная крепь обладает следующими преимуществами:
- низкие материальные затраты и металлоёмкость;
- низкая трудоёмкость при доставке и установке;
- не препятствует проходу людей и транспортировке оборудования;
- не требует перемонтажа крепи при установке оборудования в выработке.
Поэтому для обеспечения устойчивого состояния широких выработок и их сопряжений на весь период эксплуатации наиболее целесообразным является применение двухуровневой схемы анкерного крепления, где кроме анкеров длиной до 3м (I уровень), используются анкеры глубокого заложения (II уровень). Анкеры второго уровня закрепляются в устойчивых породах кровли – за пределами свода естественного обрушения с учётом ослабления и деформации боков выработки (см. рис. 1).
При этом неустойчивые породы кровли скрепляются анкерами первого уровня и «подвешиваются» на анкерах второго уровня к устойчивым породам кровли за пределами естественного свода обрушения.
Расчёт параметров двухуровневой анкерной крепи производится следующим образом:
1. Определяются параметры анкерной крепи первого уровня (сопротивление анкерной крепи, длины анкеров, количество в рядах и расстояние между рядами) по расчётным смещениям пород кровли;
2. Производится расчёт параметров крепи второго уровня (канатных анкеров) на основе оценки геомеханического состояния приконтурного массива выработок с позиций теории свода.
ООО «РАНК 2» накоплен богатый опыт применения канатных анкеров АК01 для усиления крепи выработок на шахтах Кузбасса в сложных горно-геологических и горнотехнических условиях, в том числе для крепления широких выработок и их сопряжений: шахты «Комсомолец», «Костромовская», им.7 Ноября, «Красноярская», «Романовская», «Чертинская-Коксовая», «Байкаимская», «Владимирская» и другие. Практика показала, что анкеры АК01 могут быть успешно использованы в качестве крепи усиления в выработках с анкерной, рамно-анкерной и рамной крепью.
Особенно стоит выделить результаты, достигнутые в условиях шахты «Байкаимская», где по предлагаемой схеме была закреплена монтажная камера 2-бис и ее сопряжения с вентиляционным и конвейерным штреками. Ширина монтажной камеры 2-бис составила 9 м, высота – 3,7 м, ширина и высота штреков – соответственно 4,5 м и 3,7 м. Проведение монтажной камеры осуществлялось с помощью проходческого комбайна КП-21 в два этапа (разрезная печь и расширение печи до полного сечения монтажной камеры). Крепление производилось анкерной крепью по двухуровневой схеме: комбинированные анкеры первого уровня АКМ20.01 и канатные анкеры АК01 в качестве крепи второго уровня. Схемы анкерной крепи монтажной камеры 2-бис и ее сопряжения с конвейерным штреком показаны на рис. 1 и 2.
Состояние приконтурного массива горных пород монтажной камеры на период её эксплуатации было устойчивым, подхваты и решетчатая затяжка поджаты к кровле, гайки на анкерах затянуты, провисания решетчатой затяжки и отслоения породы не наблюдались, порывы опорных элементов отсутствовали. Монтаж очистного комплекса в монтажной камере 2-бис прошел своевременно и без осложнений.
Рис. 1. Схема крепи монтажной камеры 2-бис шириной 9м
Рис. 2. Схема крепи сопряжения монтажной камеры 2-бис с конвейерным штреком 2-бис
Канатные анкеры АК01 обладают многофункциональностью и могут быть применены для многих технических приложений, имеют высокую несущую способность, могут устанавливаться в выработках небольшой высоты. Применение канатных анкеров в качестве крепи усиления способствует повышению надёжности работы основной крепи и безопасности условий поддержания широких выработок и их сопряжений. Среди анкеров глубокого заложения канатные анкеры АК01 производства ООО «РАНК 2» зарекомендовали себя как наиболее надёжные, удобные в применении и эффективные с точки зрения материальных затрат.