Анкерная крепь горных выработок

Аварии в шахтах и рудниках случались бы гораздо чаще, если бы на начальном этапе их проектирования не закладывалось анкерное крепление. Проходчики обрамляют стволы выработок «искусственными» стержнями, иначе горное давление уничтожит всё подземное пространство.

Впоследствии залогом безопасной добычи является непрерывный мониторинг состояния подземных «коридоров». Постоянный контроль позволяет своевременно обнаружить деформации в горном массиве и предотвратить возможные обрушения, в том числе с помощью установки дополнительных устройств крепления.

Как монтируется анкерная крепь?

Установка анкерных горных крепей является одним из самых долговечных и надёжных способов поддержки горных массивов — за счёт высокой несущей способности.

Анкерная крепь — это система анкеров, закреплённых в шпурах и расположенных по определённой сетке. Сами по себе анкеры представлены в виде прута или стержня с гайкой и демпфирующей шайбой.

«Обработке» подвергается каждый забой шахты или рудника. Важно, что перед началом работ участок необходимо привести в безопасное состояние. Кровлю выработки остукивают, чтобы обнаружить отслоившиеся породы, бурение в которых недопустимо.

Затем в кровле пробуривают шпуры под анкерную крепь, в отверстия заводится клей, который затягивают гайкой и шайбой. Замок анкера прочно закрепляется в породах, окружающих выработку. Благодаря поддерживающим элементам породы кровли как бы сшиваются, за счёт чего происходит упрочнение массива пород и повышение его устойчивости. Для большей эффективности борта и кровля анкерных крепей обрабатываются специальными составами, которые сдерживают поступление кислорода в пласты горных пород.

Параметры анкерного крепления должны соответствовать постоянно меняющимся горно-геологическим и горнотехническим условиям подземного «городка». От них зависят шаг установки крепи, количество анкеров в ряду, плотность установки и прочее.

Оптимальный расчёт анкерования выработок позволяет контролировать горное давление. Первостепенно, что этот показатель не должен превышать несущую способность крепи.

Эксперты выделяют два основных метода расчёта крепи: численный и аналитический. При численном методе учитываются законы механики сплошной среды, дающие общее представление о нагруженности крепи. Аналитический метод основан на опытном процессе проявления и распределения горного давления, сопряжённого с базовыми горно-геологическими условиями выработки.

Материалы для горной крепи

Постоянная горная крепь должна поддерживать шахту или рудник в рабочем и безопасном состоянии в течение всего срока эксплуатации. Вместе с тем иногда горняки монтируют на определённых участках временные стержни, которые по понятным причинам менее «выносливы».

Поэтому анкерная горная крепь изготавливается из различных материалов, отличающихся по прочностным характеристикам. В качестве основы для анкеров могут использовать дерево, металл, бетон, железобетон, камень, полимер и так далее.

Больше всего горнодобытчикам пришлись по вкусу деревянные и металлические анкерные крепи. Первые выполняют функцию временного «помощника», а вторые обычно монтируются на весь срок эксплуатации подземного месторождения.

Деревянная крепь не может применяться на постоянной основе, поскольку обладает низкими показателями прочности. Кроме того, работы по возведению деревянной крепи в меньшей степени поддаются механизации, поэтому выполняются преимущественно вручную. Крепь, выполненная из металла, более прочная и долговечная. Она может служить более 15 лет — для сравнения, продолжительность жизни деревянных анкеров в среднем составляет 2-3 года.

Техника для анкерного крепления

Давно ушли времена, когда шахтёры монтировали анкерные крепи вручную. В наши дни не нужно прикладывать титанические усилия и рисковать своей жизнью в незащищённых выработках. Потому что для горно-проходческих работ придумано огромное количество специализированной техники.

Впрочем, частично «ручной» способ горного крепления остался. В некоторых шахтах проходчики устанавливают анкера по стволу с помощью анкероустановщиков. Фактически это переносные установки на ходовой платформе, оснащённые бурильной стрелой-манипулятором. Модели анкероустановщиков различаются длиной раздвижки и глубиной бурения шпуров, что позволяет использовать их для различных задач.

Данный метод опасен тем, что горняки трудятся под ещё незакреплённой кровлей, которая в любой момент может обрушиться. Кроме того, установку нужно постоянно передвигать, что требует времени и больших трудозатрат.

В современном мире «примитивные» машины для анкерования выработок заменены «самостоятельными единицами». Механизированный способ крепления подразумевает использование самоходной техники, которая работает самостоятельно. Мобильные самоходные секции крепи не только обеспечивают безопасную добычу, но и увеличивают скорость проходки.

Механизированный способ намного безопаснее, потому что работа проходческой техники полностью контролируется дистанционно посредством автоматических систем. При этом полностью исключается нахождение рабочих в зоне обнажения кровли при возведении основной горной крепи.

Последнее слово в механизированном анкерном креплении — проходческие комбайны, которые уже в базовой комплектации оборудованы стационарным анкероустановщиком. А более мощные машины имеют в своём арсенале несколько буровых установок для ещё большего удобства производимых работ.

Наличие анкерного крепления в каждом стволе шахты или рудника не является гарантом полной безопасности. Деформации, трещинноватости и обрушения могут появиться вследствие целого ряда нарушений.

Анкеры вряд ли помогут при изначально неправильно выбранном способе крепления. Конечно, куда чаще ошибки «проявляются» уже при установке крепи, а в процессе эксплуатации — при несвоевременном устранении повреждённых крепей.

Подробнее о проблеме обрушения обрушения породы из-за некачественной крепи — в нашем материале: «Крепь. Титаны держат небо».