+86-316-6232068
9-й этаж, корпус 3, дом 20, улица Юнъань, район Мэньтоугоу, г. Пекин
+86-316-6232068
Когда говорят про горные выработки угольных шахт, многие сразу представляют себе просто тоннели в пласте. Но на практике — это сложнейший организм, где каждый метр пройден с учетом геологии, газодинамики и, что часто забывают, экономики ремонтов. Ошибка думать, что выработка — это раз и навсегда. Она 'живет', деформируется, требует постоянного наблюдения и, увы, нередко — дорогостоящего восстановления. Свои мысли на этот счет я накопил за годы работы с разными типами крепи, в том числе и с оборудованием от ООО Пекин Чэнтянь Хэнъе Угольное Шахтное Оборудование — их подход к проектированию крепей для сложных условий заставляет смотреть на выработки не как на статичные объекты, а как на системы с прогнозируемым поведением. Но обо всем по порядку.
В теории все четко: подготовительная, очистная, вспомогательная. На деле же, особенно в глубоких шахтах Кузбасса или Воркуты, границы размываются. Подготовительная выработка, пройденная по углю, через полгода может оказаться в зоне влияния очистных работ и начать 'плыть'. И вот тут начинается самое интересное — борьба за сохранение сечения. Часто вижу, как проектировщики, рассчитывая крепь, закладывают стандартные нагрузки, не учитывая динамику изменения напряжений от подвигающегося очистного забоя. Результат — через 200-300 метров выработка требует ремонта, а это простои, люди, техника, деньги.
Один из практических моментов, который редко обсуждают в учебниках, — это состояние почвы выработки. Казалось бы, поставил мощную анкерную крепь в кровлю — и порядок. Но если почва слабая, пластичная (например, аргиллиты), то вся конструкция начинает 'утопать'. Мы как-то на шахте 'Распадская' столкнулись с тем, что анкеры в кровле держат отлично, но сам рельсовый путь за полгода поднялся почти на 40 см из-за пучения почвы. Пришлось срочно вводить в проект крепь для почвы, по сути, создавать замкнутое кольцо. Именно в таких нестандартных ситуациях и обращаешь внимание на специализированные решения, например, на комбинированные крепи с активным подпором от ООО Пекин Чэнтянь Хэнъе. Их оборудование, которое мы тестировали, изначально проектировалось с расчетом на сложные горно-геологические условия, где важна не просто прочность, а управляемое деформирование конструкции.
И еще про терминологию. Часто путают 'поддержание' и 'ремонт' выработок. Поддержание — это плановые мероприятия по сохранению проектного сечения. Ремонт — это уже аварийные работы, когда сечение уменьшилось критически. Так вот, на мой взгляд, 80% ремонтов возникают из-за того, что на этапе поддержания экономили на материалах или диагностике. Поставили более дешевые анкера, реже провели геомеханический мониторинг — и получили внезапное обрушение пород кровли на участке в 50 метров. Это не теоретические страшилки, это ежегодная статистика по многим предприятиям.
Здесь хочется сделать отступление. Раньше я считал, что главное в крепи — это несущая способность. Чем больше тонн на квадратный сантиметр, тем лучше. Потом наступило прозрение, когда увидел, как в одной выработке мощная металлическая арочная крепь сложилась, как карточный домик, из-за неравномерного бокового давления, а в соседней, где стояла комбинированная анкерно-тросовая крепь с элементами податливости, все осталось в относительном порядке. Дело в том, что горный массив — не статичная среда. Он 'дышит', смещается, и крепь должна не просто сопротивляться, а грамотно перераспределять эти нагрузки.
В этом контексте интересен опыт использования гидравлической стоечной крепи, особенно для сопряжений и камер. Мы заказывали такие стойки для крепления камеры дизелевозного депо на одной из шахт через представительство https://www.cteternal.ru. Ключевым было не их предельное давление, а наличие встроенного манометра и возможности плавной регулировки усилия после установки. Это позволило оперативно реагировать на проявления горного давления и фактически 'вести' выработку в стабильном состоянии, а не бороться с последствиями. Многие недооценивают важность измеримости усилия в крепи. Это как раз тот случай, когда данные с манометра важнее, чем паспортные характеристики.
Провальный опыт тоже был. Пытались применить жесткую бетонную крепь навстречу лаве в зоне опорного давления. Идея была создать сверхпрочный участок. На практике бетонные тюбинги начали трескаться и разрушаться уже через месяц из-за циклических нагрузок. Вывод: в зонах динамического влияния очистных работ нужна крепь, способная к упругопластическим деформациям, а не монолит. Это дорогой урок, который заставил пересмотреть многие стандартные подходы.
Выработка — это не только геомеханика. Это еще и артерия для воздуха и техники. Часто проектировщики, увлекшись вопросами устойчивости, забывают про аэродинамическое сопротивление. Криволинейная выработка со множеством неровностей в кровле из-за плохого поддержания создает такое сопротивление, что вентиляторы главного проветривания работают на пределе, а в забой приходит воздуха вполовину меньше нормы. Видел ситуации, когда из-за этого простаивали целые лавы.
С транспортом своя история. Любая выработка с конвейером или рельсовым путем — это постоянный источник пыли и микроповреждений крепи от вибрации. Особенно критично это для анкерной крепи — постоянная вибрация от проходящих составов может привести к 'расшатыванию' анкерного узла и потере несущей способности. Поэтому в таких выработках мы всегда настаиваем на дополнительном контроле состояния анкеров методом неразрушающего тестирования, хотя это и увеличивает затраты. Но дешевле, чем потом расчищать завал.
Здесь же стоит упомянуть про кабельные и воздухопроводные каналы. Их крепление к бортам выработки — вечная головная боль. Слабо закрепленный кабель может быть сорван проходящей техникой, что приведет к остановке всего участка. На одном из проектов мы внедрили специальные кронштейны и ниши для коммуникаций, что резко снизило количество таких инцидентов. Это кажется мелочью, но в сумме такие мелочи определяют, будет ли выработка надежной транспортно-технологической линией или источником постоянных проблем.
Самая большая ошибка — считать выработку раз и наввегда построенным объектом. Современный подход — это постоянный мониторинг. Речь не только о замерах сходимости кровли и бортов (хотя и это важно). Сейчас все большее значение приобретают акустические и микросейсмические методы, позволяющие 'услышать' начало разрушения породного массива вокруг выработки задолго до видимых проявлений.
У нас был показательный случай на штреке с большим поперечным сечением. По визуальным признакам и обычным замерам — все в норме. Но система микросейсмического мониторинга, установленная вдоль выработки, начала фиксировать рост числа микроразрушений в одном из углов. Проанализировав данные, геомеханики пришли к выводу о формировании зоны повышенного напряжения. Усилили крепь на этом участке дополнительными натяжными тросами именно в той зоне, которую показал мониторинг. Через две недели в соседней, не укрепленной подобным образом выработке, произошло обрушение. Разница была только в наличии системы прогноза.
К сожалению, такие системы дороги, и многие шахты от них отказываются в пользу 'экономии'. Но эта экономия иллюзорна. Стоимость ликвидации последствий одного серьезного обрушения и простоя лавы многократно превышает затраты на организацию постоянного мониторинга для всей сети выработок. Это вопрос культуры производства и понимания рисков.
В конце концов, все упирается в деньги. Содержание километра горных выработок — это огромные затраты. И здесь важно найти баланс между надежностью и стоимостью. Мой опыт подсказывает, что самая большая статья неоправданных расходов — это повторные ремонты из-за применения неподходящих или некачественных материалов. Сэкономили на качестве анкерной стяжки — через год меняем анкера на всем участке, плюс простой, плюс работа людей в стесненных условиях.
Интересный резерв — оптимизация формы и размеров сечения выработки под конкретные геологические условия. Стандартное 'прямоугольное с арочной кровлей' подходит не везде. Иногда более экономичной и устойчивой оказывается выработка эллиптического или трапециевидного сечения, которая лучше распределяет горное давление. Расчеты и 3D-моделирование, которые сейчас могут выполнять в том числе и технологические партнеры вроде ООО Пекин Чэнтянь Хэнъе Угольное Шахтное Оборудование, позволяют подобрать оптимальный вариант еще на стадии проектирования и избежать лишних затрат в будущем. Их профиль как раз подразумевает не просто продажу оборудования, а комплексные высокотехнологичные решения для конкретных условий шахты.
И последнее. Часто резерв кроется в организации работ. Плановый профилактический ремонт небольшой бригадой обходится в разы дешевле, чем аварийный ремонт силами всего участка в авральном режиме. Но для этого нужна дисциплина планирования и четкое понимание состояния каждой выработки по данным мониторинга. Переход от системы 'ремонтируем, когда сломалось' к системе 'обслуживаем, чтобы не сломалось' — это, пожалуй, главный экономический и технологический вызов для современных угольных предприятий в контексте содержания горных выработок. И этот вызов касается не только механиков на месте, но и поставщиков оборудования, которые должны предлагать не просто железо, а долгосрочные сервисные и инжиниринговые решения, направленные на снижение совокупной стоимости владения выработкой на всем протяжении ее жизненного цикла.
