对煤巷锚杆支护质量监测的几点初见
2003年第6期 河北煤炭 15
技术经验与技术应用
对煤巷锚杆支护质量监测的几点初见
苗 青
(河北金牛能源股份有限公司生产部, 河北邢台 054021)
摘 要:针对煤巷锚杆支护中存在的技术及质量方面的问题, 指出了煤巷锚杆支护监测的必要性以及工程质量的控制内容, 提出了质量监测的技术手段。
关键词:锚杆支护; 质量监测; 安全检测技术中图分类号:TD353+. 6 文献标识码:B 060015-02
Several views of of tunnel anchor bar
, 从1989年开始与中国矿大等科研单位合作进行这项技术的实验研究,1991年试验取得成功后, 公司所属各矿先后推广应用, 锚杆支护巷道在煤巷总进尺中的比例逐年增加, 目前以高强度锚杆支护为主的支护和其他锚杆组合支护形式很好地解决了各矿不同的巷道围岩条件下的支护问题。煤巷锚杆支护技术改善了巷道围岩力学条件, 提高了顶板安全可靠程度, 也为加快采煤工作面生产推进度创造了得天独厚的条件, 其综合效益是非常显著的。2002年河北金牛能源股份有限公司的煤巷锚杆支护巷道已达36810m , 占煤巷总进尺的76%, 可见锚杆支护已成为主要的巷道支护形式。因此, 对煤巷锚杆支护的工程质量监测就成为日常工作中的重要组成部分。
很大的支护抗力, 但因上覆顶板离层, 这种抗力已无助于恢复或提高顶板总体抗剪强度。由此可见, 即使使用尽量多的锚杆, 行间距和排间距都很密, 把锚杆长度范围内的顶板“钢”性化, 也避免不了在锚杆长度以外的顶板发生离层而导致冒落事故。经过现场调查和分析, 认为现行使用的锚杆支护手段在理论及实践上都不能保证对顶板的百分之百的控制。
(3) 锚杆支护材料本身存在的缺陷。通过现场发现的材料和配件达不到技术要求和加工精度的情况来看, 一些人仍然把锚杆材料视作一种简单的支护材料, 与规范条例所要求的锚杆加工系列化、规范化、标准化、科学化相差甚远, 这对在各种复杂条件下的锚杆支护应用是一个很大的障碍。
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锚杆支护质量的控制
(1) 产品制造质量。产品出厂要有试验, 材料
1 锚杆支护监测的必要性
(1) 锚杆支护是一项隐蔽性工程。锚杆支护实
施于井下后, 要对巷道围岩变形量、锚杆受力大小等
数据进行技术统计, 以获得支护体和围岩的位移和应力信息, 从而判断锚杆支护初始设计的合理性和可靠性, 以及巷道围岩的稳定程度和安全性, 还可做到根据技术统计信息修改初始设计, 使锚杆支护参数更趋合理。
(2) 锚杆支护不是万能的。在一些情况下, 单纯采用锚杆支护是不安全的, 从近几年各矿发生的掘进工作面或后路顶板冒落事故案例中, 发现锚杆支护能保证在锚杆长度范围内顶板离层变形后产生
指标要达到行业标准, 生产厂家要建立完善的产品质量保证体系, 这是保证锚杆支护做到及时支护、高初锚力支护、高阻让压支护等先进支护技术的基础。细分开来有:杆体选材科学合理, 譬如20MnSi 左旋凸体无纵筋螺纹钢的凸体外形应与小孔径钻孔、树脂药卷配套使用“三径”, 匹配合理, 利于搅拌、安装和锚固, 锚固才有保障; 锚杆杆尾的螺纹采用等强剥皮和辊丝技术, 使匹配的螺母较杆体大一个型号, 这样, 锚尾强度超过杆体才可能充分发挥整套锚杆的强度, 从而在巷道围岩变形时通过锚杆受力后的延长来适应巷道的变形。加工专用高强螺母, 包括内外销钉式、堵头式等, 来配合锚杆钻机搅拌树脂, 安
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装锚杆一体化作业, 实现快速施工。锚杆托盘、钢带等附件加工要规范, 尺寸、形状、强度和抗变形能力与高性能锚杆杆体相匹配等等。
(2) 井下施工质量。简言之, 规范操作程序、严格施工方法, 就能够实现施工质量过程的质量控制, 确保施工质量达到设计标准。锚杆支护工艺中煤体爆破是锚杆支护的基础性工艺, 这里边存在一个在破岩的同时如何保护围岩的问题, 这也是关系到锚杆支护效果优劣的关键。譬如, 在“三软”或较软煤层中, 要采取“爆破预留, 手镐成形”; 在中硬以上的煤层中, 要采取爆破修边成形方式, 这样才能取得既破岩又保护围岩的双重效果。在技术作业规程中及现场实际操作中, 要针对煤层的特性优选爆破参数, 包括轮廓线距离、每孔装药量、循环进度等等比较完整的时候, , 都时、主动、高阻加固、、维持围岩稳定这样的概念。锚杆支护技术的第三要素是锚杆安装质量。锚杆必须具有一定的初锚力, 要做到锚杆托盘紧贴岩面, 紧固后锚杆外露长度必须≤50mm , 树脂药卷按顺序送至孔底, 匀速搅拌, 时间适中, 扭矩螺母快速机械安装, 锚杆安装扭矩>100N ・m 。工程质量上的其他规定还有锚杆间、排距误差、锚杆角度误差、孔深误差等等, 均须做到科学施工、一丝不苟。
(3) 锚杆工况的检测。包括初锚力、拉拔力、杆体破断力及锚杆的主动支护等一系列技术数据。配备专业的技术力量和检测设备, 制定一套责、权、利有机结合的管理办法使这项工作落实到现场, 使之日常化并覆盖到所有巷道。譬如, 每条巷道的锚杆拉拔试验要有记录台账、相应的负责人、操作人等, 强化对锚杆支护巷道内在质量的技术控制。
(4) 顶板离层的监测。锚杆支护巷道的顶板变
北煤炭 2003年第6期
化不同于传统的架棚支护巷道会出现顶梁弯曲、棚腿折断等现象, 它的活动预兆性不强, 连冒顶预兆也不易察觉, 而顶板的离层指标是掌握顶板活动规律最基本的数据, 是确保巷道安全的决策依据。锚杆的作用在于给顶板及时提供很高的初撑力以形成预应力承载结构, 预拉力的大小对顶板稳定性具有决定性的作用, 当预拉力大到一定程度时, 锚杆长度范围内和锚杆长度以上的上覆顶板岩层的变形或者离层, 不足以造成明显的顶板下沉, 这样, 巷道的支护是安全的。否则, , 或者修改设计参数, 。
3、简便易操作的离层指示仪、锚杆测力计等观测仪器, 是目前应用最广泛而且效果很好的检测工具。能够对顶板的活动规律、锚杆的支护效果做出评价, 为指导设计参数修订、改善巷道支护状况、确保巷道安全提供理论支持。我国《煤巷树脂锚杆支护技术规范》中详细规定了监测方法, 关键是区别不同地质条件下的巷道, 有针对性地规范观测。像6m 可弯曲光导纤维岩层窥视仪、红外线钻孔探测摄像仪等也是很好的检测手段。在锚杆支护技术应用上, 摆在工程技术人员面前的一些未知领域还很多, 譬如:部分复杂地质条件下的支护效果不理想、不同围岩条件下的顶板离层临界值、提前预测多变性地质条件可能产生的安全隐患、围岩性质及应力场的定量化描述等等。
这些问题有待通过大量地获取监测的第一手资料, 综合分析研究, 集体攻关, 才有可能找到答案。
作者简介:苗 青(1960-) , 男, 河北青县人, 河北金牛能源
股份有限公司生产部工程师。
(收稿日期:2003-09-15; 编辑:吕桂安)
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