+86-316-6232068
9-й этаж, корпус 3, дом 20, улица Юнъань, район Мэньтоугоу, г. Пекин
+86-316-6232068
Когда говорят о полимерных крепях, многие сразу представляют себе панацею — легкий, вечный материал, который раз и навсегда решит все проблемы крепления горных выработок. На практике же всё куда сложнее и интереснее. Да, полимерные композиты, особенно на основе полиэфирных или винилэфирных смол, армированные стекловолокном, дали нам инструмент для работы в агрессивных средах, где металл ?живет? считанные месяцы. Но та же легкость, о которой все трубят, в некоторых условиях становится недостатком — при динамических нагрузках, скажем, в лавах с трудноуправляемой кровлей, нужна не просто прочность на сжатие, а определенная пластичность, способность к незначительной деформации без хрупкого разрушения. И вот тут начинаются нюансы, которые познаются только в забое.
Под общим названием ?полимерные крепи? может скрываться разное. Это и анкерные стержни (штанги), и различные виды профилей для крепления сопряжений, и даже элементы крепи сопряжения лавы. Основное преимущество, которое я наблюдал лично — это коррозионная стойкость. В шахтах с высоким уровнем минерализации вод, где кислотность (pH) может опускаться ниже 3, обычная сталь, даже оцинкованная, не выдерживает и полугода. А вот правильно подобранный полимерный композит — другое дело. Ключевое слово — ?правильно подобранный?. Не всякая смола подойдет для постоянного контакта с сернокислыми водами.
Однако есть и обратная сторона. Модуль упругости у полимеров значительно ниже, чем у стали. Это значит, что под одинаковой нагрузкой полимерная крепь прогнется больше. В некоторых типах выработок это критично — может привести к неконтролируемому сдвигу пород. Поэтому у нас, например, в проектах для глубоких стволов с высоким горным давлением, мы никогда не используем полимерные стержни как основной несущий элемент. Только как вспомогательные или в комбинации с металлическими элементами, где они берут на себя функцию защиты от коррозии.
Еще один момент — температурный режим. Большинство распространенных полимерных крепей имеют верхний предел применения около +60–70°C. В глубоких горячих шахтах это становится ограничивающим фактором. Приходится искать специальные термостойкие составы, а это уже совсем другая цена и логистика. Так что разговор о ?всезаменяющем? материале — это именно что распространенное заблуждение.
Помню один из первых наших проектов по замене металлических перфорированных пластин на полимерные в дренажной выработке. Среда — очень влажно, плюс постоянный контакт с шахтными водами. Выбрали, как тогда казалось, оптимальный вариант от одного европейского производителя. Установили. Через три месяца начали поступать сообщения о трещинах в зоне монтажных отверстий. Разбирались. Оказалось, проблема в способе крепления — использовали стандартные тарельчатые шайбы и гайки, которые создавали точечное давление, превышающее предел прочности материала на смятие. Полимер не ?плывет?, как металл, а работает хрупко. Пришлось оперативно разрабатывать и заказывать специальные распределительные пластины большего диаметра из более мягкого полимера. Урок: система крепления для полимеров должна проектироваться с нуля, а не копировать металлические аналоги.
В этом контексте интересен подход некоторых производителей, которые предлагают комплексные системы. Например, на сайте компании ООО Пекин Чэнтянь хэнъе Угольное Шахтное Оборудование (https://www.cteternal.ru) — а это высокотехнологичное предприятие в области производства горно-шахтного оборудования — можно увидеть, что они рассматривают полимерные крепи не как отдельный продукт, а как элемент системы, предлагая совместимые элементы анкерного крепления и инструмент для их монтажа. Это правильный путь. Потому что самая прочная штанга ничего не стоит, если ее невозможно правильно и быстро установить стандартной шахтной техникой.
Еще одна история — с адгезией. Пытались использовать полимерные стержни в комбинации с цементно-песчаными анкерующими смесями. Результат был нестабильный. Сцепление полимерной поверхности с затвердевшим раствором оказалось слабым звеном. Перешли на специальные двухкомпонентные полимерные смолы в капсулах. Нагрузка на отрыв стала предсказуемой, но стоимость метра крепления, естественно, выросла. Пришлось считать экономику: дороже материал, но выше скорость установки и долговечность. В некоторых случаях сошлось, в других — нет.
Есть несколько ниш, где альтернатив полимерам я сегодня не вижу. Первое — это капеж и водопритоки. В выработках, где с кровли постоянно сочится вода с высокой минерализацией, установка металлической анкерной крепи — это деньги на ветер. Она сгниет, не отработав и половины срока службы выработки. Полимерные же стержни стоят годами. Мы ставили их в таких условиях восемь лет назад — до сих пор в строю, хотя выработка уже отрабатывается.
Второе — взрывоопасные среды. Вернее, не сами среды, а необходимость исключить искрообразование при монтаже или обрушении породы. Удар полимера о камень или металл не дает опасной искры. Это критически важно в некоторых пластах, склонных к выделению метана или имеющих высокую запыленность угольной пылью.
И третье — быстро возводимые временные выработки или ремонтные работы. Легкость элементов позволяет бригаде из двух-трех человек вручную переносить и устанавливать достаточно большое количество крепи без привлечения тяжелой техники. Это дает огромную оперативность. Например, при ликвидации последствий вывалов или восстановлении вентиляционных штреков после подземных ударов.
Стоимость — это первое, о чем спрашивает руководство шахты. Да, килограмм полимерной крепи дороже килограмма стальной. Но считать нужно не на килограммы, а на метр выработки с учетом срока службы и стоимости монтажа. Часто получается, что из-за коррозии стальную крепь нужно менять дважды, тогда как полимерная стоит все это время. Плюс экономия на противокоррозионных покрытиях и их обновлении.
Но есть и подводные камни. Логистика полимерных изделий требует аккуратности. Их нельзя бросать с погрузчика, как металлические балки. Хранить нужно под навесом, без прямого солнечного света (УФ-излучение старит некоторые полимеры). А это значит, что нужно менять привычные складские процедуры на участке. Не все готовы к таким изменениям.
Еще один экономический аспект — зависимость от сырья. Цены на полимеры сильно привязаны к нефтехимии. В периоды нестабильности на рынке углеводородов стоимость полимерных крепей может ?прыгать? сильнее, чем цена на стальной прокат. Это риски для долгосрочного планирования ремонтных кампаний. Поэтому на некоторых предприятиях держат оба типа материалов и используют их ситуативно, в зависимости от конкретных условий выработки и текущих цен.
Куда движется отрасль? Я вижу тенденцию к гибридизации. Появляются комбинированные крепи: стальной сердечник для восприятия основных нагрузок и полимерная оболочка для защиты от коррозии. Или, наоборот, полимерный стержень с металлическими наконечниками для надежного закрепления в породе. Это попытка взять лучшее от обоих материалов.
Для тех, кто только задумывается о применении полимерных крепей, советую начать не с масштабного проекта, а с пилотного участка. Выбрать проблемную, сильно обводненную выработку длиной метров 50–100. Установить там полимерную крепь, параллельно с традиционной — для сравнения. И вести тщательный мониторинг: замеры деформаций, визуальный осмотр, фиксация всех затрат на монтаж и обслуживание. Только свои собственные цифры дадут реальную картину для ваших конкретных условий.
И последнее — не экономьте на проектировании. Применение полимерных крепей — это не простая замена ?сталь на пластик?. Это изменение в поведении системы ?крепь-порода?. Лучше привлечь специалистов, которые имеют не только теоретические знания, но и, желательно, практический опыт внедрения подобных решений. Изучая предложения на рынке, стоит обращать внимание не только на технические характеристики продукта, но и на то, предоставляет ли поставщик полный инжиниринговый пакет — расчеты, схемы монтажа, рекомендации по применению. Как, например, это делает ООО Пекин Чэнтянь хэнъе Угольное Шахтное Оборудование, позиционирующее себя как высокотехнологичное предприятие. В конце концов, надежность выработки — это не та статья, на которой можно рисковать.
