УДК 622.284.74.622.625.6

Лысенко Максим Владимирович

Специалист по анкерному креплению ООО «РАНК 2»

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,

к.т.н.

Канатный анкер АК 01: крепление подвесной монорельсовой дороги

Статья посвящена технологии и опыту крепления подвесных монорельсовых дорог.

Ключевые слова: канатный анкер АК01, гайка-подвес, монорельсовая подвесная дорога.

Контактная информация - e-mail: kom.info@rank42.ru

Рост темпов проведения подготовительных выработок и отработки запасов угля на пологих пластах высокопроизводительными механизированными ком­плексами отечественного и зарубежного производства предъявляет высокие требования к срокам доставки материалов и оборудования в очистные и подготовитель­ные забои.

Особого внимания заслуживает вопрос транспортировки секций крепи при монтаже/демонтаже механизированных комплексов, т.к. это является одним из главных сдерживающих факторов своевременного ввода очистных забоев. Применяемые на шахтах локомотивный и канатный транспорт уже не удовлетворяют современным требованиям к срокам доставки/выдачи оборудования. На сегодняшний день тенденция перевозки тяжёлых секций механизированных крепей развивается по трём направлениям [1]:

1)    перевозка секций автомобильным транспортом - тягачами на пневмоходу;

2)    перевозка секций при помощи напочвенных реечных, зубчатореечных дорог типа «Беккер» с применением дизелевозов;

3)    перевозка секций подвесными монорельсовыми дорогами с применени­ем дизельных или аккумуляторных локомотивов.

На некоторых шахтах Кузбасса перевозка тяжёлых секций крепи осуществляется при помощи тягачей на пневмоходу, это сопряжено с некоторыми трудностями, а именно: при перевозке секций тягачами разбивается почва выработки, приходится в отдельных случаях сооружать (бетонировать) дорогу. Применение напочвенных дорог также имеет ряд ограни­чений, например, при пучении почвы в выработках сбивается линейность зуб­чатой рейки и при проходе дизелевоза на рейке ломаются зубки. Применение подвесных монорельсовых дорог для перевозки материалов, оборудования, лёг­ких секций механизированных крепей за последние пять лет приняло масштаб­ный характер. Подвеску монорельсовых дорог производят в выработках закрепленных как рамной крепью к рамам, так и анкерной крепью – при помощи анкеров подвески или специально установленной рамной крепи.

До недавнего времени единственным способом анкерного крепления монорельсовой подвесной дороги (МПД) являлся монтаж анкерного подвеса к кровле выработки двумя-четырьмя сталеполимерными анкерами, см. рис. 1. 

Рисунок 1. Устройства для монтажа МПД со сталеполимерными анкерами.

Основными недостатками данного способа является сравнительно высокие материало- и трудоемкость выполнения работ, низкая несущая способность анкерного подвеса.

Зачастую для монтажа МПД используются анкеры близкой длины с анкерами основной крепи (рис. 2, а - свод обрушения по [2]). При движении дизелевоза возможно дополнительное нагружение основной крепи свыше допустимого предела, что может привести к увеличению свода обрушения и разупрочнению пород кровли (рис. 2, а) вплоть до её обрушения вместе с крепью. 

а) МПД закреплена на сталеполимерные анкеры

б) МПД закреплена на канатные анкеры

Рисунок 2. Состояние приконтурного массива горных пород

Согласно первой редакции «Инструкции по расчету и применению анкерной крепи на угольных шахтах Кузбасса» [3] для повышения безопасности горных работ длина анкеров подвески монорельсовой дороги выбирается с учетом закрепления их выше анкеров основной крепи выработки на величину не менее 0,5-1,0 м [1].

При этом установка сталеполимерных анкеров в некоторых выработках становится весьма затруднительной, поэтому ООО «РАНК 2» для монтажа МПД были применены канатные анкеры с высокой несущей способностью, которые из-за их гибкости можно использовать в выработках любой высоты. Канатные анкеры закрепляются в устойчивых породах кровли и дополнительного нагружения основной крепи при движении дизелевоза не происходит (рис. 2, б).

На шахтах «Байкаимская», «Чертинская-Коксовая» и др. для перевозки тяжелых секций механизированной крепи (массой более 25 т) в сборе МПД были смонтированы с использованием канатных анкеров АК01 и «бесконечного» подхвата из спецпрофиля СВП. Технология крепления МПД заключалась в следующем: бурение шпуров и установка «бесконечного» подхвата под канатные анкеры, монтаж анкерного подвеса на подхват и подвеска МПД. Достоинствами данного способа крепления МПД являются:

• применение анкеров глубокого заложения с повышенной несущей способностью;

• снижение объёма буровых работ и количества анкеров.

Основным недостатком этого способа стала трудоемкость выполнения работ, а именно монтажа «бесконечного» подхвата из спецпрофиля СВП, поэтому специалистами ООО «РАНК 2» был разработан анкер АК01-121 (рис. 3, а) с расчетной несущей способностью 21 тс специально для монтажа МПД. Конструкция анкера защищена патентом РФ.

а) АК01-121

б) АК01-25 с гайкой-подвесом

Рисунок 3. Канатные анкеры

Конструктивная особенность данных анкеров позволяет производить крепление МПД без дополнительных трудоемких операций и приспособлений. Технология крепления подвесной дороги на канатные анкеры АК01-121 достаточно проста: бурится один шпур на расчётную глубину, устанавливается анкер, непосредственно к муфте анкера при помощи высокопрочного болта и гайки присоединяется цепь с «серьгой», монтируется балка МПД. Преимущества данного способа крепления очевидны (см. таблицу).

Сравнение технико-экономических параметров при монтаже одного подвеса МПД на сталеполимерные анкеры и канатный анкер АК01-121

Параметры	Сталеполимерные анкеры	АК01-121	Конкурентные преимущества АК01-121
Материалы
Количество анкеров, шт.	2-4 (l=2 м)	1 (l=3 м)	Существенное снижение материалоёмкости
Количество используемых ампул, шт.	4-8 (l=470 мм)	2 (l=650 мм)
Анкерный подвес, шт.	1	-
Несущая способность подвеса, тс	5-10	21	Несущая способность выше за счёт более прочного литого анкерного подвеса, что позволяет транспортировать дизелевозом весьма тяжёлые грузы
Металлоёмкость, кг	17-20	4,4-5	Снижение примерно в 4 раза, а следовательно, снижение затрат времени и средств на доставку
Длина анкеров, м	до 3,5	до 11	Позволяет ГАРАНТИРОВАННО закрепить анкер за пределами контура неустойчивых пород кровли
Объём буровых работ, п.м.	4	3	Снижение объёма буровых работ на 25% и более, следовательно, экономия моторесурса буровой техники
Снижение трудоёмкости	-	+	Увеличение скорости монтажа за счёт установки одного анкера вместо двух и отсутствие операции монтажа анкерного подвеса
СТОИМОСТЬ
Стоимость материалов, %	100	69,7	Существенное снижение затрат на приобретение материалов
Заработная плата, %	100	31,7	Существенное снижение затрат на заработную плату рабочих
Всего затрат, %	100	48,6 и менее	Существенное снижение затрат – в 2 и более раз

Новый способ крепления монорельсовой подвесной дороги при помощи канатных анкеров АК01-121 (производства ООО «РАНК 2», г. Кемерово) прошёл успешную апробацию и используется на постоянной основе на шахтах «Южная», №7, «Абашевская», «Берёзовская», «Колмогоровская-2», «Костромовская», «Котинская», «Красноярская», «Кушеяковская», «Осинниковская», «Первомайская», «Талдинская-Западная», «Чертинская-Южная» и на шахте-разрезе «Инской».

В настоящее время специалистами ООО «РАНК 2» разработаны и запатентованы новый канатный анкер АК01-25 и гайка-подвес (см. рис. 3,б) для монтажа МПД. Новое устройство анкерного подвеса ориентировано на применение в подготовительных выработках и обладает следующими достоинствами:

1. повторное использование гайки-подвеса при перемонтаже МПД, а, следовательно, значительное снижение металлоемкости крепи и её стоимости.

2. после демонтажа МПД анкер может быть использован в качестве усиливающей крепи впереди очистного забоя.

Вывод:

Применение новых канатных анкеров подвески монорельсовых дорог (АК01-121 и АК01 с гайкой-подвесом) позволяет значительно снизить сроки монтажа МПД, материалоёмкость крепи, трудоемкость и объёмы доставочно-транспортных работ, что приводит к снижению затрат на подвеску монорельсовых дорог в два и более раз.

Литература:

1. Методические рекомендации по расчету параметров сталеполимерных (сталеминеральных) анкеров для подвески монорельсовых дорог в выработках закрепленных анкерной крепью. – / Кемерово: КузГТУ, 2008.

2. Широков А.П., Писляков Б.Г. Расчет и выбор крепи сопряжений горных выработок. - М.: Недра, 1978.

3. Инструкция по расчету и применению анкерной крепи на угольных шахтах Кузбасса (первая редакция). СПб.: ОАО «ВНИМИ», 2011.