Анкерная крепь Lightning – укрепление породы высшего качества
Поиски руды ведут к тому, что подземные горные работы выполняются все глубже и глубже. Это приводит к проблемам, связанным с укреплением породы во все более сложных геологических условиях, но сегодня у нас есть новый технологический процесс.
1. Задача
Укрепление породы является проблемным местом в процессе бурения и взрывных работ при прокладке туннелей. Механизированные машины для установки анкеров обычно очень эффективны при установке анкерных болтов и сетки. Однако в условиях более глубоких горных работ повышение напряжений в горных породах зачастую ведет к повышенному трещинообразованию в породе, что создает проблемы для анкерной крепи. В подземном проекте LKAB на севере Швеции на застывание анкерных болтов, залитых цементным раствором, может уходить до восьми часов и даже больше, чтобы они могли выдерживать нагрузку от толщи породы. С повышением количества трещин в породе установка таких цементируемых анкерных болтов все меньше способствует достижению приемлемой производительности.
В подземном проекте LKAB на севере Швеции на застывание анкерных болтов, залитых цементным раствором, может уходить до восьми часов и даже больше, чтобы они могли выдерживать нагрузку от толщи породы. С повышением количества трещин в породе установка таких цементируемых анкерных болтов все меньше способствует достижению приемлемой производительности.
«Мы начали проект LKAB в Мальмбергете с одной основной задачей – сделать процесс установки анкерной крепи вдвое быстрее, чем у существующих систем установки анкеров LKAB, – рассказывает Питер Брей (Peter Bray), менеджер по продукции компании «Эпирок».
– Нам дали полный карт-бланш, так что мы рассмотрели множество идей. Затем мы сократили список до самых лучших подходов, которые могли дать требуемые результаты за разумные сроки».
– Нам дали полный карт-бланш, так что мы рассмотрели множество идей. Затем мы сократили список до самых лучших подходов, которые могли дать требуемые результаты за разумные сроки».
"Мы начали проект LKAB в Мальмбергете с одной основной задачей – сделать процесс установки анкерной крепи вдвое быстрее, чем у существующих систем установки анкеров LKAB."
2. Решение
Существующее решение для цементирования анкеров должно заменить цементный раствор картриджами с полимером, что ведет к значительному сокращению времени затвердевания. Однако такие картриджи тяжело устанавливать в трещиноватой породе. Что если, вместо этого, можно будет нагнетать полимер, когда анкер уже установлен?
«В партнерстве с поставщиками полимеров мы разработали перекачиваемый насосами тип полимера с малым сроком застывания. Он имеет консистенцию, напоминающую кетчуп, предотвращая вытекание полимера из скважины под анкерную крепь», – рассказывает Питер Брей.
Параллельно разработке решения для полимеров была проведена модернизация существующего типа анкерных болтов – самонарезающих анкеров, или SDA, чтобы обеспечить возможность закачивания полимера. Болт SDA по сути представляет собой полую стальную трубку с буровой коронкой, приваренной на конце. При установке он выполняет функцию буровой штанги, а после установки в породу – анкерного болта.
Значительную сложность при разработке системы перекачиваемого полимера вызвал поиск решения для промывания элементов мешалки для полимера, которое позволило бы использовать мешалки многократно без закупоривания. После нескольких попыток было найдено простое решение, которое обеспечило возможность надежной промывки с сохранением закрытой системы без выбросов неперемешанного полимера. Все детали паззла сложились.
«В партнерстве с поставщиками полимеров мы разработали перекачиваемый насосами тип полимера с малым сроком застывания. Он имеет консистенцию, напоминающую кетчуп, предотвращая вытекание полимера из скважины под анкерную крепь», – рассказывает Питер Брей.
Параллельно разработке решения для полимеров была проведена модернизация существующего типа анкерных болтов – самонарезающих анкеров, или SDA, чтобы обеспечить возможность закачивания полимера. Болт SDA по сути представляет собой полую стальную трубку с буровой коронкой, приваренной на конце. При установке он выполняет функцию буровой штанги, а после установки в породу – анкерного болта.
Значительную сложность при разработке системы перекачиваемого полимера вызвал поиск решения для промывания элементов мешалки для полимера, которое позволило бы использовать мешалки многократно без закупоривания. После нескольких попыток было найдено простое решение, которое обеспечило возможность надежной промывки с сохранением закрытой системы без выбросов неперемешанного полимера. Все детали паззла сложились.
3. Результат
Модифицированная машина Boltec E компании «Эпирок» прошла четырехмесячные полевые испытания на подземном железном руднике LKAB в Мальмбергете с мая по август 2018 г., при этом эксплуатация машины осуществлялась в дневную смену. Полученные результаты были многообещающими. «Мы повысили производительность на 64% в сравнении с существующими решениями с цементным раствором, что было вполне приемлемо для LKAB. При этом операторы осознавали, что производительность увеличится еще больше, когда они наберутся опыта работы с этой машиной», – рассказывает Питер Брей.
Одним из основных преимуществ системы перекачиваемого полимера является то, что она требует значительно меньше операций очистки и обслуживания, чем машины для цементного раствора, которым требуется очистка по несколько раз за смену.
«Потребность в обслуживании очень низкая. В конце смены оператор просто выключал Boltec и уходил. Наши сотрудники очень полюбили эту машину и расстроились, когда полевые испытания закончились», – рассказывает Питер Брей.
Перекачиваемый полимер с анкерами SDA также показал превосходный результат на испытаниях при выполнении разведочного бурения с общей длиной анкеров до 15 метров. Установка анкеров с удлинением, помимо прочего, повышает универсальность системы и в перспективе заменит тросовое крепление в плохих геологических условиях.
«В некоторых геологических условиях эта машина является самым лучшим решением», – говорит Питер Брей.
«Потребность в обслуживании очень низкая. В конце смены оператор просто выключал Boltec и уходил. Наши сотрудники очень полюбили эту машину и расстроились, когда полевые испытания закончились», – рассказывает Питер Брей.
Перекачиваемый полимер с анкерами SDA также показал превосходный результат на испытаниях при выполнении разведочного бурения с общей длиной анкеров до 15 метров. Установка анкеров с удлинением, помимо прочего, повышает универсальность системы и в перспективе заменит тросовое крепление в плохих геологических условиях.
«В некоторых геологических условиях эта машина является самым лучшим решением», – говорит Питер Брей.
