Бетон — помощник шахтёров в строительстве и укреплении

Технологию бетонирования применяют в подземных горных выработках с конца XIX века. Более 100 лет с её помощью создают прочные и долговечные конструкции для укрепления кровли и стен, обеспечения безопасности шахтёров и оборудования, создания рабочей инфраструктуры предприятия.

Параллельно с развитием горной промышленности эволюционировали и методы бетонирования. Об особенностях современных работ с бетоном в подземных горных выработках рассказал технический директор «ГХХ Фарцойге» Юрий Петрович Киргизов, чья компания более 10 лет поставляет вспомогательную технику на рудники крупнейших добывающих предприятий России и обладает обширными знаниями в области ведения подземных горных работ.

Бетонные конструкции создают, чтобы обеспечить высокий уровень надёжности и безопасности при эксплуатации подземных сооружений. Выбор технологии зависит от условий, задач и особенностей ведения работ в конкретной шахте. Так, бетонные панели, опоры и колонны используют для монтажа камер.

Например, помещения для оборудования могут достигать высоты 30 метров, а специальный фундамент должен выдержать вес дробилок или конвейеров. Бетонирование применяется при строительстве подземных дорог, перемычек при закладочных работах, создании монолитных конструкций с помощью опалубки. Самой передовой и эффективной технологией, которая способна защитить горные породы от разрушения и сделать работу в шахте более безопасной, считается торкретирование.

Торкретирование — смесь технологий и компетенций

Торкретирование, или набрызг-бетон, решает широкий спектр задач для обеспечения устойчивости горных пород в шахтах или тоннелях. На обрабатываемую поверхность, чаще всего с дополнительно установленной самозакрепляющейся анкерной крепью (СЗА), сеткой, тросовым или железобетонным креплением, с помощью специального оборудования наносят ровный слой бетона.

Раствор фиксируется на поверхности и закрепляет грунт, соответствуя контуру его выемки, а также быстро затвердевает и набирает прочность. Таким образом, торкретирование представляет собой синтез в одной технологической операции таких этапов, как транспортировка, укладка и уплотнение бетона, что значительно оптимизирует рабочий процесс.

Результат торкретирования во многом определяется качеством техники, которая используется при ведении работ. Другим важным фактором является оптимальный состав бетонной смеси. Только при правильно пробранной рецептуре всех компонентов машина сможет распылять смесь непрерывно и без напряжения, что, в свою очередь, позволяет достигнуть достаточной прочности после схватывания и обеспечить необходимую защиту кровли и стен.

В зависимости от агрегатного состояния исходной смеси принято выделять сухой и мокрый методы торкретирования, названия которых соответствуют степени увлажнения материала перед распылением. Каждый из этих способов имеет свои особенности и применяется в определённых ситуациях.

Взболтать или смешивать?

Выбор метода сухого или мокрого торкретирования зависит от условий, масштабов шахты и компетенций операторов. Технология сухого торкретирования предусматривает подачу на сопло (распылитель) смесителя сухой смеси цемента с наполнителями и воды по отдельным шлангам. Смешивание происходит непосредственно в распылителе.

Метод является экономически доступным и зарекомендовавшим себя в условиях подземных рудников. Однако не все процессы автоматизированы, поэтому технология требует ручного труда нескольких сотрудников. Также при сухом торкретировании нужно учитывать потери «на отскок» компонентов-заполнителей: песка или щебня. Техника для сухого торкретирования чаще всего востребована при небольших объёмах работ по нанесению торкрет-бетона.

Мокрое торкретирование является более современным и производительным методом по сравнению с сухим. Его применяют тогда, когда необходимо быстрое и эффективное покрытие больших площадей. В данном случае на распылитель (сопло) поступает готовый бетонный раствор с необходимым количеством воды. Смесь нагнетается специальными машинами через армированные шланги.

Сжатый воздух и ускоритель схватывания для набрызга добавляется у сопла, бетон с высокой скоростью распыляется на поверхность и трамбуется под действием силы и скорости собственного движения. Так как метод предполагает распыление уже заранее приготовленной бетонной смеси, важнейшим фактором результативности мокрого торкретирования является её оптимальный состав.

Мощность титанов

Технология мокрого торкретирования предполагает обязательное использование технологичной мощной и многофункциональной вспомогательной техники. Современные машины могут быть оснащены системой управления с обратной связью, что помогает оператору контролировать дозировку ускорителя схватывания бетона, подачу сжатого воздуха, синхронизацию производительности бетоно- и дозирующего насосов.

Это позволяет минимизировать отскок бетона при торкретировании и за счёт этого сократить потери материала. Представлены на рынке и автономные установки, работающие от дизельного двигателя. Они востребованы в подземных выработках, где отсутствует энергоснабжение.

При выборе как оборудования, так и метода бетонных работ нет единого решения — всё зависит от условий и масштабов шахты, объёмов добычи и поставленных задач. Также важное значение имеют возможность доставки в шахту готового торкрет-бетона и многие другие факторы. Подход всегда индивидуален, но вспомогательная техника всегдав любом случае должна быть производительной и надёжной.

Состав бетонной смеси для торкретирования:

• Цемент, чаще всего — портландцемент, 400-500 кг/м³.
• Вода. Для быстрого получения высокой прочности соотношение воды и цемента должно быть ниже 0,50, в идеале — между 0,40 и 0,45.
• Заполнитель (песок, щебень) с дисперсностью не более 8 мм. Полученная в результате смешивания компонентов субстанция должна быть перекачиваемой, обрабатываемой, иметь низкий отскок и легко уплотняться.
• Пластификаторы — химические добавки, которые улучшают характеристики бетона, делая его пластичнее. Особенно важно их использовать, когда соотношение воды и цемента — от 0,4 до 0,5, а значение осадки конуса бетонной смеси меньше 15 см.
• Суперпластификаторы — пластификаторы с более высокой концентрацией действующего компонента. Используются для улучшения удобоукладываемости, сцепления и перекачивания бетона.
• Ускорители схватывания — эти добавки помогают бетону быстро затвердеть и достичь высокой прочности на раннем этапе, а также позволяют наносить более толстые слои торкрет-бетона за один раз. Они добавляются во время распыления.