• Сегодня: Среда, Август 16, 2017

Защита от камнепадов в горнодобывающем секторе

Драпировка Стилгрид HR на бортах золоторудного карьера, компания Barrick Ltd

Аннотация

Сегодня к горнодобывающей промышленности предъявляются строгие требования по охране окружающей среды и эксплуатации земель. Компания «Маккаферри» предлагает ряд решений, повышающих безопасность работы на карьерах, где одной из основных угроз является обрушение склонов. Для решения проблемы возможно использование высокопрочной стальной сетки в качестве драпировки склонов и противокамнепадных барьеров. Тип драпировки определяется в зависимости от индивидуальных условий проекта, а расчеты осуществляются с учетом геологического строения зоны карьера, морфологии бортов, гидрометеорологических условий и других факторов.


Горнодобывающая промышленность представляет собой комплекс отраслей по добыче, переработке и обогащению полезных ископаемых. Сегодня к данной отрасли предъявляют строгие требования по соблюдению норм охраны окружающей среды, эксплуатации и восстановлению земель при проведении горных работ, в связи с этим возрастает потребность в решениях по экономии пространства при организации работ. Решения компании Маккаферри для горнодобывающей промышленности во многом способствуют повышению конкурентоспособности горнодобывающих предприятий и их экологической безопасности.

Ключевым объектом в горнодобывающем комплексе является карьер, который используется для извлечения полезных ископаемых, залегающих в приповерхностных слоях земной коры. Для проведения работ по дроблению, погрузке и разгрузке материалов требуется тяжелая техника, способная беспрепятственно добираться до мест разработки. Для максимизации объема добычи и минимизации площади инфраструктуры склоны делаются более крутыми. Однако при такой организации рабочего пространства появляется опасность обрушения склонов, что может поставить под угрозу безопасность проведения горнодобывающих работ. Компания Маккаферри в качестве решения данной проблемы предлагает использование высокопрочной стальной сетки в качестве драпировки склонов (рис. 1, 2), а также противокамнепадных барьеров ударной прочностью до 8500 кДж.

Драпировка Стилгрид HR на бортах золоторудного карьера, компания Barrick Ltd
Рис. 1. Драпировка Стилгрид HR на бортах золоторудного карьера, компания Barrick Ltd
Простая драпировка (Стилгрид HR). Карьер Нидри, Австралия
Рис. 2. Простая драпировка (Стилгрид HR). Карьер Нидри, Австралия

В данной статье мы бы хотели более подробно рассмотреть возможности применения драпировки для защиты бортов карьеров от обрушений.

Противокамнепадные сетчатые системы делятся на два типа:

  1. Простая драпировка (анкерное крепление сетки осуществляется по верхней и нижней кромкам, рис. 3).
  2. Драпировка с дополнительным армированием (анкерное крепление осуществляется не только по верхней и нижней кромкам, но и по всей поверхности склона с определенным шагом).
Простая драпировка склонов
Рис. 3. Простая драпировка склонов
Драпировка с дополнительным армированием
Рис. 4. Драпировка с дополнительным армированием

После согласования компания Маккаферри в кратчайшие сроки осуществляет поставку тех или иных материалов на объект, поскольку производство расположено в России на заводах в Московской и Курганской областях. Широкую известность в России получил материал Стилгрид, который подходит как для простой драпировки, так и для драпировки с армированием.

Стилгрид HR (Highly Resistant, от англ. «высокопрочный») представляет собой полотно из сетки (проволока 3,0 мм) двойного кручения с шестиугольными ячейками (80 × 100 мм) и вплетенными в нее в продольном направлении стальными тросами диаметром 8,2 мм с шагом 30, 50, 100 и 150 см. Сетка и тросы удовлетворяют требованиям ГОСТ Р 51285, ГОСТ 3066.

Данный материал имеет ряд преимуществ. Во-первых, в его основе лежит сетка двойного кручения, которая при разрыве одного звена не расплетается (рис. 5). Во-вторых, полотно содержит стальные канаты, которые принимают на себя основные нагрузки (рис. 6, 7).

Преимущества сетки двойного кручения перед сеткой типа «рабица»
Рис. 5. Преимущества сетки двойного кручения перед сеткой типа «рабица»

Обычная сетка двойного кручения (без вплетенных в полотно канатов) имеет ряд недостатков (рис.6):

  • под нагрузкой (собственный вес, обломки, снег) верхний удерживающий трос нагружен равномерно и сильно провисает между анкерами;
  • всё полотно сильно растягивается вплоть до разрыва.
Силы, действующие на простую сетку двойного кручения (без вплетенных в полотно канатов)
Рис. 6. Силы, действующие на простую сетку двойного кручения (без вплетенных в полотно канатов)

Совсем другая ситуация происходит в случае, если сетчатое полотно армировано стальными канатами (рис. 7):

  • за счет перераспределения нагрузок собственный вес сетки несущественен и может не учитываться;
  • под весом обломков и снега верхний трос нагружен в местах соединения с боковыми канатами, и силы передаются анкерам. Трос не провисает;
  • сетчатое полотно частично нагружено, не происходит сильное растяжение (часть сил передается в боковые канаты и к верхним анкерам).
Силы, действующие на сетку двойного кручения с вплетенными стальными канатами
Рис. 7. Силы, действующие на сетку двойного кручения с вплетенными стальными канатами

Стилгрид BO (bi-oriented, от англ. «двуосный») представляет собой сетку двойного кручения и имеет канаты не только в продольном направлении, но и в поперечном. Шаг продольных канатов — 150 см. Шаг поперечных канатов — 150, 200 или 300 см. Преимуществом Стилгрида BО является наличие дополнительных поперечных канатов в структуре сетки, что увеличивает прочность всей драпировки. Данный материал позволяет экономить на строительно-монтажных работах за счет возможности производить анкеровку в местах пересечения канатов (рис. 8).

Анкерное крепление в месте пересечения продольного и поперечного каната Стилгрида BO
Рис. 8. Анкерное крепление в месте пересечения продольного и поперечного каната Стилгрида BO

Все виды Стилгрида сертифицированы в системе ГОСТ Р и производятся по ТУ 1275-003-42873191-2013.

HEA-Панели (High Energy Absorption) представляют собой плетеные канатные панели с высоким поглощением энергии. Они применяются для создания систем защиты от камнепадов в качестве драпировки скально-обвальных участков с дополнительными анкерами. Канаты диаметром 10 мм сделаны из проволоки с плотным цинковым покрытием, также могут иметь покрытие типа «гальфан» или ПВХ для применения в наиболее агрессивной среде. Канатные панели имеют высокую степень защиты и предназначены для укрепления крутых откосов с высокой трещиноватостью пород (рис. 9).

Применение НЕА-панелей на сильнотрещиноватых склонах
Рис. 9. Применение НЕА-панелей на сильнотрещиноватых склонах

Панели рассчитаны на длительные статические нагрузки. Они являются хорошей альтернативой кольчужной сетке, но при этом не оказывают сильного утяжеляющего эффекта на склон. Благодаря стыковому соединению, на котором в момент удара превышено предельное сопротивление, узлы постепенно освобождаются от нагрузки, поглощая ее до тех пор, пока не будет достигнут предел прочности. Нагрузка от одного узла передается равномерно на всё полотно, и тем самым происходит гашение энергии. Узел сделан при помощи двойного связывания канатов стальной проволокой с плотным цинковым или гальфановым покрытием диаметром 3 мм (рис. 10).

Высокопрочный узел канатной НЕА-панели
Рис. 10. Высокопрочный узел канатной НЕА-панели

Дополнительно по периметру панель оплетается канатом диаметром 10 мм. В зависимости от проектного решения НЕА-панели могут быть использованы как самостоятельно, так и в сочетании с сеткой двойного кручения (DT) или другими системами драпировки разновидностей Стилгрид HR или BO (для усиления прочностных характеристик защитного полотна).

НЕА-панели в сочетании с геосинтетическим материалом МакМат R могут использоваться для устройства нагельных полей и защиты склонов от оползневых и эрозионных процессов. Такая система защиты подходит для глинистых и песчаных грунтов. Противоэрозионный мат (MacMat R) закрепляет верхний, подверженный эрозии слой грунта, а нагели и канатные НЕА-панели способствуют более глубокой консолидации и устойчивости склона. Сквозь данную систему легко прорастает местная растительность.

НЕА-панели сертифицированы в системе ГОСТ Р и производятся по ТУ 1252-020-42873191-2014.
В качестве дополнительных материалов могут поставляться различные анкера с пластинами и гайками, удерживающие тросы, вязальная проволока, скрепки и зажимы HR-link и HR-grip и другие вспомогательные материалы для монтажа драпировки.

В зависимости от индивидуальных условий того или иного карьера, а также от бюджета предприятия может быть предпочтителен тот или иной тип драпировки.

Инженеры компании «Маккаферри» оказывают бесплатную техническую поддержку в выборе оптимального решения с экономической и технической точек зрения, в том числе с точки зрения производственной безопасности (драпировка простая или с армированием), а также в кратчайшие сроки могут выполнить расчет в специальном программном обеспечении MacRO с указанием на тип материалов: вид драпировочной сетки и крепежных элементов (размер удерживающих тросов, оптимальный шаг, длина и диаметр анкеров) (рис. 11, 12).

Программный комплекс MacRO сертифицирован в системе ГОСТ Р и используется многими проектными российскими институтами для расчета противокамнепадной драпировки.

Интерфейс MacRO1 для простой драпировки
Рис. 11. Интерфейс MacRO1 для простой драпировки
Рис. 12. Интерфейс MacRO2 для драпировки с армированием
Рис. 12. Интерфейс MacRO2 для драпировки с армированием

Для высокой точности расчетов специалисты компании «Маккаферри» запрашивают набор входных данных об объекте: геологическое строение зоны разработки карьера, морфология бортов, гидрометеорологические условия района разработки карьера, наличие растительности, нагрузка от техники и т. д. При необходимости специалисты выезжают на объект для более детального обследования.

Основываясь на международном опыте применения систем драпировки, компания «Маккаферри» в России ведет активную совместную работу с такими компаниями, как «Шемур» и «Алроса», позволяя вести горнодобывающую деятельность экономически более эффективно, а главное – безопасно.

Татьяна Горбачёва

Руководитель направления «Инженерная защита от камнепадов, лавин и селей»
ООО «Габионы Маккаферри СНГ»