Бетонные работы в шахтах применяются с конца XIX века. Более 100 лет бетонирование является надежной технологией создания прочных и долговечных конструкций для укрепления кровли и стен, обеспечения безопасности шахтеров и оборудования, создания рабочей инфраструктуры предприятия. Параллельно с развитием горной промышленности развивались и методы бетонирования.
Юрий Петрович Киргизов, технический директор ГХХ Фарцойге
Об особенностях ведения современных работ с бетоном на подземных горных выработках нам рассказал Юрий Петрович Киргизов, технический директор ГХХ Фарцойге. Компания более 10 лет поставляет вспомогательную технику на рудники крупнейших добывающих предприятий России и обладает обширной экспертизой в области ведения подземных горных работ.
Бетонные конструкции создаются с целью обеспечения высокого уровня надежности и безопасности при эксплуатации подземных сооружений. Выбор технологии зависит от условий, задач и особенностей ведения работ в конкретной шахте. Так, бетонные панели, опоры и колонны используются для монтажа камер. Например, помещения для оборудования могут достигать высоты 30 метров, а специальный фундамент должен выдержать вес дробилок или конвейеров. Бетонирование применяется при строительстве подземных дорог, перемычек при закладочных работах, создании монолитных конструкций с помощью опалубки. Самой передовой и эффективной технологией, которая способна защитить горные породы от разрушения и сделать работу в шахте более безопасной, является торкретирование.
Торкретирование – смесь технологий и компетенций
Торкретирование или набрызг-бетон решает широкий спектр задач для обеспечения устойчивости горных пород в шахтах или тоннелях. На обрабатываемую поверхность, чаще всего с дополнительно установленной самозакрепляющейся анкерной крепью (СЗА), сеткой, тросовым или железобетонным креплением, с помощью специального оборудования наносится ровный слой бетона. Раствор фиксируется на поверхности и закрепляет грунт, соответствуя контуру его выемки, а также быстро затвердевает и набирает прочность. Таким образом торкретирование решает широкий спектр задач и представляет собой «синтез» в одной технологической операции таких этапов, как транспортировка, укладка и уплотнение бетона, что значительно оптимизирует рабочий процесс.
Важнейшей составляющей получения желаемого результата торкретирования является качество техники, которая используется при ведении бетонных работ. Другим основным фактором является оптимальный состав бетонной смеси. Только при правильной «рецептуре» всех компонентов машина сможет распылять смесь непрерывно и без напряжения, что, в свою очередь, позволяет достигнуть достаточной прочности после схватывания и обеспечить необходимую защиту кровли и стен.
В зависимости от агрегатного состояния исходной смеси принято выделять сухой и мокрый методы торкретирования, названия которых соответствуют степени увлажнения материала перед распылением. Это два различных способа нанесения бетона на поверхность, каждый из которых имеет свои особенности и применяется в определенных ситуациях.
Взболтать или смешивать?
Выбор метода сухого или мокрого торкретирования зависит от условий, масштабов шахты и компетенций операторов. Технология сухого торкретирования предусматривает подачу на сопло (распылитель) смесителя сухой смеси цемента с наполнителями и воды по отдельным шлангам. Смешивание происходит непосредственно в распылителе. Метод является экономически доступным и зарекомендовавшим себя в условиях подземных рудников. Однако не все процессы автоматизированы, поэтому технология требует «ручного труда» нескольких сотрудников. Также при сухом торкретировании нужно учитывать потери «на отскок» компонентов-заполнителей – песка или щебня.
Техника для сухого торкретирования чаще всего востребована при небольших объемах работ по нанесению торкретбетона. Так, установка BKS8-C производства завода Titan (Турция) работает на выработках среднего сечения и обладает высокой маневренностью и способна преодолевать крутые повороты в шахте. В ее комплектацию входит бортовой компрессор с электроприводом. Распылительная головка с поворотом на 360°, наклоном 135° и колебанием сопла 8° позволяет наносить бетонные смеси с производительностью 7-9 м³/час.
Мокрое торкретирование является более современным и производительным методом по сравнению с сухим. Применяется, когда необходимо быстрое и эффективное покрытие больших площадей. При использовании этой технологии на распылитель (сопло) поступает готовый бетонный раствор с необходимым количеством воды. Смесь нагнетается специальными машинами через армированные шланги. Сжатый воздух и ускоритель схватывания для набрызга добавляется у сопла, бетон с высокой скоростью распыляется на поверхность и трамбуется под действием силы и скорости собственного движения. Так как метод предполагает распыление уже заранее «приготовленной» бетонной смеси, важнейшим фактором результативности мокрого торкретирования является ее оптимальный состав.
Состав бетонной смеси для торкретирования:
- Цемент, чаще всего – портландцемент, 400-500 кг/м³.
- Вода. Для быстрого получения высокой прочности соотношение вода/цемент должно быть ниже 0,50, в идеале – между 0,40 и 0,45.
- Заполнитель (песок, щебень) с дисперсностью не более 8 мм. Полученная в результате смешивания компонентов субстанция должна быть перекачиваемой, обрабатываемой, иметь низкий отскок и легко уплотняться.
- Пластификаторы – химические добавки, которые улучшают характеристики бетона, делая его пластичнее. Особенно важно их использовать, когда соотношение вода/цемент – от 0,4 до 0,5, а значение осадки конуса бетонной смеси меньше 15 см.
- Суперпластификаторы – пластификаторы с более высокой концентрацией действующего компонента. Используются для улучшения удобоукладываемости, сцепления и перекачивания бетона.
- Ускорители схватывания – эти добавки помогают бетону быстро затвердеть и достичь высокой прочности в раннем этапе, а также наносить более толстые слои торкрет-бетона за один раз. Они добавляются во время распыления.
торкрет-установка Titan BIS20
Мощность титанов
Технология мокрого торкретирования предполагает обязательное использование технологичной, мощной и многофункциональной вспомогательной техники. Например, в комплектацию торкрет-установки Titan BIS20 входят: производительный поршневой бетонный насос, бортовой компрессор, бак и насос для ускорителя, электронный блок управления и дозирования. Встроенная система управления с обратной связью помогает оператору контролировать дозировку ускорителя схватывания бетона, подачу сжатого воздуха, синхронизацию производительности бетоно- и дозирующего насосов. Это позволяет минимизировать отскок бетона при торкретировании, потеря материала составляет не более 5%. Система дозирования ускорителем имеет перистальтический дозирующий насос, количество ускорителя оператор выбирает с пульта дистанционного управления. Еще одна модель этой линейки – автономная установка Titan BIS20-D работает от дизельного двигателя и востребована при отсутствии электроснабжения подземных выработок.
При выборе как оборудования, так и метода бетонных работ нет единого решения – все зависит от условий и масштабов шахты, объемов добычи и поставленных задач. Также важное значение имеют возможность доставки в шахту готового торкрет-бетона и многие другие факторы. Подход всегда индивидуален, но вспомогательная техника всегда должна быть производительной и надежной.
