Производственные процессы добычи руды, страница 40

Наибольшее распространение в очистных забоях получила штанговая (анкерная) крепь в сочетании с металлической решетчатой затяжкой и торкретбетоном. Тросовое крепление, в основном, применяют при неустойчивых породах кровли. Деревянное крепление в виде распорной и станковой крепей используется при отработке маломощных рудных тел.

Крепи очистных выработок должны отвечать следующим требованиям: механизация возведения, высокая прочность и надежность, минимум помех для работы горного оборудования, наименьшие расходы по эксплуатации и ремонту крепи.

8.2. Анкерная крепь

Под анкерной крепью понимают систему закрепленных определенным образом в кровле, боках и почве выработок, анкеров для упрочнения массива горных пород и повышения устойчивости обнажений, за счет скрепления породных слоев или структурных блоков между собой или с более прочными окружающими породами.

Сравнительные характеристики, широко применяемых анкеров, приведены на рис. 8.1, где представлены железобетонные штанги (ЖБШ), металлические замковые анкера (МЗА), анкера Split-Set (CCA), анкера Swellex (CBA), армополимерные штанги (АПШ) [В.Н. Опарин, 2007].

Рис. 8.1.  Сравнительная характеристика анкеров.

ЖБШ наиболее широко используются при креплении горных выработок как за рубежом, так и в России. Они имеют относительно низкую удельную стоимость установки и достаточную несущую способность 50÷70 кН. Недостаток ЖБШ – относительно длительное достижение анкером расчетной нагрузки (обычно до 10 суток). При использовании быстротвердеющих цементных растворов ЖБШ воспринимают нагрузку через 1,5÷2 часа.

В мировой практике, в технологическом цикле возведения крепи принято разделение операций бурения шпуров под анкера, подачи раствора в шпур и установки арматуры, что связано с большой продолжительностью твердения раствора. Бурение шпуров под штанги обычно входит в проходческий цикл и выполняется высокопроизводительной буровой техникой, применяемой для проходки подготовительно-нарезных выработок. Операции подачи раствора в шпур и установки арматуры осложняются в связи с необходимостью поиска пробуренных шпуров, настройки на них оборудования и ожидания схватывания раствора.

Полный цикл возведения ЖБШ, включая бурение шпуров, подачу раствора и введение арматуры, выполняют зарубежными самоходными установками Robolt 06 фирмы «Sandvinik» (Финляндия) производительностью около 40 анкеров в смену.

Канатные анкера являются разновидностью анкеров, закрепляемых на цементных растворах. Преимущества этого типа крепления над ЖБШ особенно ощутимы при разработке мощных рудных залежей при слоевой выемке руды в восходящем порядке с закладкой. Канатные анкера, установленные в скважинах длиной до 15 м на цементном растворе, служат крепью при отбойке 2-3 слоев в восходящем порядке. Широко применяются на рудниках Швеции, Канады, США, Австралии для крепления подготовительно-нарезных и очистных забоев.

Технология возведения крепи включает следующие операции (рис. 8.2): бурение шпуров, подача цементного раствора в шпур, установка каната в шпуре.

Рис. 8.2. Последовательность операций при автоматизированной установке канатного анкера фирмой GIA Industri AB (Швеция).

1 – массив горных пород; 2 – выработка; 3 – шпур; 4 – трещина расслоения; 5 – растворопровод; 6 – раствор; 7 – канат.

Введение растворопровода в шпур до упора в его днище облегчается применением специальной направляющей насадки. Подача раствора в шпур при обратном перемещении растворопровода к устью шпура обеспечивает избыточное давление в шпуре и поступление раствора в трещины массива. Рекомендуемый диаметр шпуров 48-64 мм. Цементный раствор (соотношение В/Ц = 0,35) набирает полную прочность на 11 сутки. Канатный анкер длиной 3 м на цементном растворе имеет несущую способность 600-660 кН.

Фирма «Atlas Copco» (Швеция) выпускает полностью механизированную буровую установку двойного назначения Cabletec LC, оснащенную двумя стрелами: для добычного бурения перфоратором и установки тросовых анкеров на цементном растворе (рис. 8.3).