Одним из основных направлении экономического развития Казахстана является эффективное развитие горнодобывающей промышленности на основе технического прогресса и внедрения достижении науки, направленное на сохранение и увеличение объемов добычи угля, рудных и минеральных полезных ископаемых.

Огромные масштабы горного производства, его высокая трудоемкость и капиталоемкость, ухудшение условий разработки месторождений полезных ископаемых оказывают существенное влияние на экономику и экологию страны.

Важнейшим условием высокоэффективной и безопасной работы шахт и рудников является обеспечение рабочего состояния всей сети вскрывающих и подготовительных выработок, а также очистных забоев с минимальными затратами на их проведение и поддержание и потерями руды в целиках.

Улучшение технико-экономических показателей работы горной промышленности, может быть, достигнут за счет применения прогрессивных способов добычи полезных ископаемых, ускорения темпов внедрения достижений научно- технического прогресса, повышения уровня организации производства, совершенствования системы управления технологическими процессами.

Прогрессивные технологии добычи полезных ископаемых предусматривают концентрацию горных работ, механизацию и автоматизацию всех производственных процессов а на горнодобывающей отрасли Казахстана (как и во всех республиках СНГ) этот вопрос далек от идеала. Основное внимание было уделено разработке основного технологического оборудования (буровые установки, погрузочные и погрузочно-доставочные машины и транспорт), а вспомогательные работы, например, крепления горных выработок на 80-90% осуществляется вручную. Этот фактор становится тормозом для дальнейшего повышения производительности горнопроходческих работ в целом. Поэтому вопросы крепления горных выработок является актуальным для горнодобывающих предприятии страны. Если в выработках большого сечения для вспомогательных работ применяется современная техника (самоходные полки, сборщики заколов кровли, краны и др.), то в выработках малого сечения (высотой 2-3 м) практически все вспомогательные работы, в том числе и крепления выработок, осуществляется без применения машин и механизмов.

На месторождениях «Жезказгана» пока разрабатывают мощные пласты, где применения больше габаритного самоходного оборудования экономически целесообразно. В тоже время остаются маломощные жилы богатым содержанием руды (по некоторым данным до 30% запаса) из-за отсутствия малогабаритной техники и соответствующей технологий, в том числе из-за невозможности механизации вспомогательных работ, куда включены и крепления горных выработок. Горные машины, выпускаемые известными фирмами очень дорогие с учетом затрат на перевозки и поскольку с переходом на малогабаритную технику снижается их производительность, то становятся не рентабельным.

В тоже время в Казахстане был завод сданный в эксплуатацию в 1986 г. (второй очереди) и оснащенный современными оборудованиями (станки с ЧПУ, обрабатывающий центр, лазерная резка с фото копиром и т.д.), которых строился специально для создания малогабаритной горной техники. Аббревиатура АО «Массагет» означало - «Малогабаритную самоходную горную технику». Начиная с 1976 г. (год сдачи первой очереди завода), конструкторами была разработана гамма самоходных машин 1-го и 2-го типоразмеров, в том числе и для крепления горных выработок набрызгбетоном и анкерами.

Созданные конструкторами этой фирмы различные крепи и машины для их установки по техническому уровню были передовыми в мировом масштабе (до сих пор этот уровень держится), уступая лишь в надежности и долговечности из-за применяемых комплектующих изделий (Российских). Но их можно довести до конкурентоспособного уровня применив импортные комплектующие (немецкие дизеля фирмы “Дейта”, Кларковские мосты, Донфосовские гидравлики и т.д.). Даже в этом случае они заказчику обойдутся в 5-8 раз дешевле, чем западные аналоги. Об одном из таких машин идет речь в данной работе, конкретно о машине центробежного торкретирования МЦТ.

Краткое сведение о крепей.

Общий подход к выбору типа крепи и определению ее параметров заключается в следующем:

- по горно-геологическим условиям делают прогноз устойчивости пород в выработке, т.е. определяют категорию ее устойчивости;

- расчетом определяют параметры крепи.

Поддержание капитальных, подготовительных, нарезных горизонтальных и наклонных выработок в зависимости от категорий устойчивости пород может осуществляться без крепления, и с креплением набрызг-бетонной или торкрет-бетонной крепью, анкерной крепью, комбинированной (анкер и набрызг-бетон) крепью, металлической рамной крепью, монолитной железобетонной крепью.

Набрызг-бетонная крепь представляет собой тонкое бетонное покрытие поверхности выработки, наносимое на нее давлением сжатого воздуха. Набрызг и торкретбетон различаются только крупностью заполнителя. В первом случае допускается фракций крупностью 20-25 мм, во втором до 8 мм. В отличии от торкрета набрызг-бетон применяют и для создания несущих конструкции.

Различают сухой и мокрый способы набрызга (торкретирования). При сухом способе цементная смесь, выдуваемая сжатым воздухом по шлангу в сопло, смешивается с водой только перед вылетом из сопла. При мокром способе готовая смесь затворенной водой нагнетается в сопло бетонным насосом, из которого выбрасывается сжатым воздухом на поверхность выработки.

Основными достоинствами данных типов крепи являются большая прочность, хорошее сцепление с породами, механизация основных и вспомогательных работ, высокая производительность труда крепильщиков, незначительные трудовые затраты и расходы материалов, легкость ремонта и усиления крепи.

Для нанесения набрызг-бетона в настоящее время применяют торкретпушки различной конструкций. Все они работают от энергий сжатого воздуха. Как известно оборудование, потребляющее сжатый воздух имеет низкий КПД. Кроме того, сжатый воздух, вовлекает с собой и уносит часть клинкеров цемента, а также для транспортировки смеси необходимо избыточное количество воды, что, в конечном счете, ухудшает количество набрызг-бетонной крепи и такая консистенция не позволяет за один раз слой бетона более 50мм (сползает из-за избытка воды). Сжатый воздух повышает шум на рабочем месте и ухудшает санитарно-гигиенические условия труда в забое. В связи с этим необходимо было разработать новые машины для возведения набрызг-бетонной (торкрет-бетонной) крепи.

Начиная, с 80-х годов прошлого столетия параллельно в Германий и в Казахстане велись работы по созданию машин работающих принципиально на новых энергиях. В результате этих работ немецкие специалисты создали устройство центробежного торкретирования для вертикальных выработок (стволов и восстающих), где применялись центробежный нагнетатель, работающий от сжатого воздуха . Но существенным недостатком этого устройства была присутствие сжатого воздуха для вращения центробежного нагнетателя и для подвода смеси по материало-проводу до нагнетателя.

Конструкторы А.О. “Массагет” разработали машину МЦТ для центробежного торкретирования горизонтальных горных выработок, где полностью отказались от сжатого воздуха, поскольку вращение рабочего колеса центробежного нагнетателя происходит за счет гидромотора, а доставка материалов осуществляется механическим путем .

На рисунке. 1 показана схема центробежного нагнетателя, а на рисунке. 2- сечение А-А на рисунке. 1

Рисунок 1. Схема центробежного Рисунок 2. Сечение А-А. рис. 2.

нагнетателя (рабочее колесо в кожухе)

Прочность набрызг-бетона на сжатие во многом зависит от активности цемента и качества нанесения смеси, а прочность его на сжатие и растяжение по сравнению с обычным бетоном той же марки и состава выше примерно на 10-20%.

При центробежном торкретирование эти характеристики на много меняются. Так, например, прочность набрызг-бетона по сравнению с аналогичной маркой бетона увеличивается примерно в 20 раза. Плотность смеси увеличивается еще больше и практически отсутствует поры в бетоне. Водоцементное отношение оптимальное, что тоже способствует к росту прочности. Такой плотный бетон при сгибе выдерживают значительные нагрузки. Все это достигается тем, что при перемешивание на шнековом питателе, за тем на импеллере и в рабочем колесе происходит интенсивное механические воздействие на смесь. Это позволяет использовать тиксотропную свойству мелкого заполнителя смеси, а клинкера цемента подвергается к активацию (размельчаются), что способствует появлению дополнительных активных поверхности для гидратаций с водой. Все это в совокупности дает те эффекты, которые были сказаны выше. Их также подтвердили результаты исследований, проведенные на лабораториях КазНТУ им. К.И.Сатпаева .