+86-316-6232068
9-й этаж, корпус 3, дом 20, улица Юнъань, район Мэньтоугоу, г. Пекин
+86-316-6232068
Вот о чём часто спорят на предпусковых собраниях, когда лаву готовят к выемке. Все в теории знают, что начальное натяжение крепи — это не просто цифра в паспорте, которую надо выставить и забыть. Но на практике... На практике часто упрощают: ?Давайте по манометру доведём до 30 МПа и всё?. А потом удивляются, почему в первых десятках метров выемки кровля ?играет?, и приходится подклинивать. Я сам через это проходил, когда работал на участке. Казалось бы, давление в гидросистеме есть, стойки упёрлись в кровлю и почву — что ещё нужно? Оказывается, нужно очень многое, и главное — понимать, зачем это натяжение вообще нужно. Это не просто ?прижать? крепь к пласту. Это — создать управляемое, равномерное предварительное напряжение в системе ?крепь-массив?, чтобы при первой же нагрузке от обрушения основной кровли вся конструкция работала как единое целое, а не как набор отдельных стоек, каждая из которых проваливается в свою ямку.
Берём паспорт крепления, там чёрным по белому: рекомендуемое начальное натяжение — 25-32 МПа для данного типа секций. Инженер на поверхности ставит галочку. А теперь спустимся в лаву. Пласт ?дышит? после проходки штреков, почва может быть разрыхлена, кровля — слоистая, с прослойками мягких пород. Если просто, как робот, выставить эти 30 МПа, то в одном месте крепь упрётся в твёрдый пласт, а в другом — начнёт медленно усаживаться в мягкую почву, теряя это самое натяжение ещё до начала работы комбайна. Получается, формально требование выполнено, а по сути — нет. Я видел ситуации, когда из-за этого на конвейерном штреке в призабойной зоне появлялись трещины отрыва раньше расчётного времени. Приходилось экстренно ставить дополнительные костры, терять время.
Здесь и кроется первый практический нюанс: контроль должен быть не разовым, а циклическим. Выставили натяжение, прошли два-три цикла выемки — и снова замерили ключевые секции, особенно по конвейерному штреку, где нагрузка приходит первой. Часто оказывается, что нужно ?подтянуть? некоторые секции на 5-7 МПа, чтобы компенсировать естественную усадку. Это не брак оборудования, это — реальная геология. Кстати, оборудование... Мы как-то пробовали работать с секциями механизированной крепи, поставляемыми через ООО Пекин Чэнтянь хэнъе Угольное Шахтное Оборудование. В их технической документации к гидростойкам был сделан полезный акцент именно на процедуре первоначального натяжения с учётом возможной начальной утечки в новых гидроцилиндрах. Маленькая деталь, но она заставила нас на участке пересмотреть график контроля в первые смены.
И ещё о цифрах. Бытует миф, что ?чем больше начальное натяжение, тем лучше?. Пробовали и так, на свой страх и риск, на одном из экспериментальных участков. Выставили под 35-38 МПа. Да, кровля вначале казалась идеально прижатой. Но что получили? Во-первых, ускоренный износ уплотнений гидроцилиндров. Во-вторых, более жёсткий, почти ударный характер нагрузки на крепь при первом обрушении. Стойки не ?принимали? удар, а передавали его дальше по секции, был случай с деформацией соединительного узла. Вывод: превышение — это не запас прочности, это создание непредусмотренных конструкцией напряжений. Всё должно быть в рамках, указанных производителем, но с умом и поправкой на конкретный забой.
Вся теория рушится об простые вещи: качество эмульсии, температура в лаве, квалификация звена. Помню, зимой, когда подавали холодную эмульсию из центральной магистрали, вязкость была выше, манометры на секциях показывали нужные 30 МПа, но при прогреве жидкости давление падало. Крепь как бы ?оседала? без видимой нагрузки. Пришлось вносить сезонный поправочный коэффициент: выставлять на 2-3 МПа выше нормы в холодный период. Это не написано ни в одном учебнике, это понимание приходит после нескольких случаев необъяснимого с точки зрения теории провисания кровли.
Другая история — с людьми. Молодой машинист комбайна, торопясь, начинает выемку, не дождавшись, когда все секции в нише забоя будут натянуты. Кажется, ерунда: пять секций без натяжения, остальные стоят. Но именно эти пять секций становятся слабым звеном, точкой концентрации нагрузки. В следующий проход комбайна нагрузка на соседние, натянутые секции резко возрастает, может произойти перегруз. Объяснять это каждую смену — обязанность механика и горного мастера. Иногда помогает визуализация: мы мелом на почве писали давление, которое должно быть на манометре каждой секции в нише, чтобы даже при беглом взгляде было видно отставание.
И, конечно, оборудование. Неисправный обратный клапан в гидроблоке секции может сводить на нет все усилия. Натянули — давление держится. Через час — упало. Ищешь причину, а это микроскопическая песчинка в клапане. Поэтому наш протокол теперь включает не только замер давления после натяжения, но и повторный замер через 30-40 минут перед запуском комбайна. Это добавило работы, но сократило количество внеплановых остановок. На сайте https://www.cteternal.ru в разделе по обслуживанию их гидросистем я встречал похожие рекомендации, что подтверждает: проблема общеотраслевая, и серьёзные производители о ней знают и предупреждают.
Хочу привести пример, где стандартный подход к начальному натяжению крепи дал сбой. Лава с крутым падением, около 35 градусов. По паспорту — всё стандартно. Но после натяжения и начала выемки стало ясно, что нижние по падению секции (со стороны конвейера) нагружаются намного сильнее и быстрее теряют первоначальное давление. Верхние же секции, наоборот, сохраняли его почти без изменений. Получался перекос в работе крепи.
Мы тогда, по согласованию с маркшейдерской службой и технологами, пошли на дифференцированный подход. Для нижней трети лавы по падению начальное натяжение увеличили на 10% от паспортного, а для верхней трети — снизили на 5%. Цель — выровнять момент вступления всех секций в активную работу под нагрузкой. Эксперимент был рискованным, но он сработал. Работа кровли стала более управляемой. Позже я узнал, что у ООО Пекин Чэнтянь Хэнъе Угольное Шахтное Оборудование, которое является высокотехнологичным предприятием, есть разработки и программное обеспечение для моделирования подобных нестандартных условий, что, в принципе, могло бы дать более точные рекомендации, чем наш ?эмпирический? метод. Но в тот момент мы решали задачу на месте, исходя из того, что видели.
Этот случай научил главному: паспорт крепления — это база, отправная точка. Окончательное решение по параметрам, включая начальное натяжение, должно приниматься с оглядкой на конкретные горно-геологические условия и поведение массива в первые сутки работы лавы. Слепая эксплуатация по шаблону иногда опаснее осознанного отклонения от нормы под ответственность специалиста.
Бессмысленно говорить о натяжении, не учитывая шаг передвижки крепи, скорость выемки и сопротивление самих стоек. Например, при агрессивной, скоростной выемке комбайном, когда шаг передвижки большой, недостаточное начальное натяжение не успевает ?перераспределить? нагрузку на соседние секции. Кровля обрушается раньше, чем крепь успевает вступить в полноценную работу. У нас был протокол: при плановом увеличении скорости проходки комбайна мы заранее, ещё до начала смены, поднимали планку начального натяжения на 2-3 МПа для всей лавы. Это была превентивная мера.
И наоборот, при выемке в сложных условиях, с частыми остановками, когда кровля ?находится? без обрушения долгое время, излишне высокое начальное натяжение могло привести к тому, что крепь ?залипала? — её было сложнее передвигать, возникали дополнительные усилия на цилиндрах передвижки. Здесь нужен баланс, почти чувство материала. Со временем у опытного мастера вырабатывается это ?чутьё?: он по звуку работы гидросистемы, по виду кровли может сказать, пора ли провести внеплановый контроль давления.
Сопротивление самих стоек — отдельная тема. Если используется крепь с разным номинальным сопротивлением в пределах одной лавы (бывает и такое, по разным причинам), то и начальное натяжение для них логично выставлять пропорционально. Стойке с большим рабочим сопротивлением можно дать и большее начальное давление в разумных пределах, чтобы она раньше включилась в работу. Это как настройка музыкального инструмента — все струны должны быть настроены в унисон, но с учётом их толщины.
Сегодня основной инструмент контроля — это визуальный осмотр манометра на каждой секции. Метод архаичный, трудоёмкий и не исключающий ошибок. Мечта любого горного мастера — дистанционная система мониторинга давления в реальном времени, интегрированная в систему управления крепью. Чтобы с пульта видеть не просто ?секция натянута?, а график изменения давления в ключевых точках лавы за последний час. Это позволило бы перейти от концепции ?выставить и надеяться? к концепции ?постоянно управлять? состоянием крепи.
Некоторые продвинутые комплексы, которые поставляет, в том числе, и компания ООО Пекин Чэнтянь хэнъе Угольное Шахтное Оборудование, уже имеют зачатки такой системы. Но массово в лавах пока стоит обычная гидравлика с механическими манометрами. Внедрение цифровых датчиков — вопрос не столько технологии, сколько стоимости и готовности шахт к глубокой цифровизации процессов. Но я уверен, что это вопрос времени. Потому что когда ты видишь в динамике, как ?дышит? крепь, понимание физики процесса становится совершенно иным.
Пока же мы работаем с тем, что есть. И ключевое правило, которое я вынес для себя: начальное натяжение крепи — это не технический параметр, который можно один раз проверить. Это — динамическая характеристика системы в первые, самые важные часы жизни лавы. К ней нужно относиться как к живому процессу, требующему наблюдения и, при необходимости, тонкой коррекции. И главный инструмент здесь — не манометр, а внимание и опыт человека, который видит лаву в комплексе. Все остальное — лишь средства для реализации этого опыта.
