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煤巷锚杆支护的矿压监测 张洪涛 山西兰花科技创业股份有限公司 大阳煤矿,山西 晋城048003 摘 要随着锚杆支护技术的不断推广应用,人们已经认识到矿压监测的重要性和必要性。因此对锚杆支护的矿 区进行比较全面、 系统的监测,并使监测工作走向正规化、 日常化已势在必行。文章对矿压监测的方法及注意事项 进行了论述。 关键词煤巷;锚杆支护;矿压监测 中图分类号TD3 文献标识码A 文章编号1008 - 8725200601 - 0052 - 03 Mine Pressure Survey of Bolt Supporting at Coal Road ZHANG Hong - tao Dayang Coal Mine ,Lanhua Science and Technology Start Ltd. Comp. ,Jincheng 048003 ,China AbstractWith application and dissemination of bolt supporting technique ,the importance and necessary of mine pressure survey are recognized. In this article ,the ways and matters needing attention about mine pressure survey are discussed. Key wordscoal road; bolt supporting; mine pressure survey 0 前言 锚杆支护监测仪器和技术是煤巷锚杆支护成套 技术中不可分割的一部分,同时矿压监测也是动态 信息设计方法的核心内容之一。通过测试锚杆受力 和巷道围岩位移分布,就可以比较全面地了解锚杆 支护的工作状态,进而验证或修改锚杆支护初始设 计,并保证巷道的安全状态。 1 矿压监测前的准备工作 1组织好矿压监测队伍,要求监测工人对监测 工作认真负责,并具有一定的锚杆支护知识和经验。 2按设计要求的规格和数量准备好所需要的 监测用具和安设测站所需物品。 3准备好矿压监测所需的记录表格。 4对测工进行技术培训,使其掌握测站安设方 法和仪器的使用与操作方法。 2 矿压监测的内容和方法 矿压监测主要有综合监测和日常监测两方面的 内容。综合监测的主要作用是验证或修改初始设 计;日常监测的主要作用是为了保证安全。 2. 1 综合监测 每条锚杆支护巷道应根据其围岩条件和长度设 计2～3个测站。当巷道尺寸或掘进工艺改变或观 察到围岩地质条件发生变化时,应根据变化情况增 3由顶板离层观测数据可知图4 ,顶板锚杆 锚固范围的离层值为7 mm ,锚杆锚固范围外的离层 值为10 mm ,顶板离层值较小,说明巷道锚杆支护参 数完全可以满足巷道稳定性要求。 图4 3208运输巷第一监测断面顶板离层曲线 5 结论 1在倾斜煤巷掘进时采用锚索网支护是完全 可行的。锚索网支护为主动支护,把复合顶板同深 部围岩联成一个整体,改变了围岩的力学性质,能有 效地控制围岩变形,满足生产的需要;锚索网支护大 大减轻了工人劳动强度;锚索网支护取消了坑木、 竹 笆,消除了发火隐患,提高了掘进速度;另外锚索网 支护沿顶板掘进,有利于回采时出口顶板管理及两 巷回撤。 2存在问题是巷道两帮锚固力较小,支护效果 较差。施工建议采用小直径钻杆打锚杆眼,改进锚 固剂质量,提高锚固质量及效果,安装时拧紧,施加 一定的预紧力。 收稿日期2005 - 11 - 08;修订日期2005 - 11 - 25 作者简介张洪涛1968- ,男,山东无棣人,工程师,现在山西省晋城市兰花科技创业股份有限公司大阳煤矿从事技术管理工作。 第25卷第1期 2006年1月 煤 炭 技 术 Coal Technology Vol125 ,No101 Jan ,2006 加测站数。综合测站安设应靠近工作面。每个测站 的位置、 仪器分布都应用图标明,并详细注明相关的 地质与生产条件,每个测站都应编号。综合监测内 容如表1所示。 表1 综合监测内容 序号项目内容 1巷道表面位移巷道顶底板、 两帮相对移近量,顶板下沉量 2顶板离层锚固区内外顶板岩层位移 3锚杆受力顶板锚杆受力分布,两帮锚杆受力 4巷道破坏状况统计记录巷道围岩破坏位置和程度 2. 1. 1 巷道表面位移 采用十字布点法安设表面位移监测断面。如图 1所示,在顶底板中部垂直方向和两帮水平方向钻 28 mm深400 mm的孔,将 29 mm长400 mm的木 桩打入孔中,顶板和上帮木桩端部安设弯形测钉,底 板和下帮安设平头测钉。 图1 巷道表面位移监测断面 1观测方法。在C,D之间拉紧测绳,A,B之 间拉紧钢卷尺,测读A0 ,AB值;在A,B之间拉紧测 绳,C,D之间拉紧钢卷尺,测读CO,CD值。测量 精度要求达到1 mm。采用皮卷尺测量监测断面距 掘进工作面的距离。 2测量频度。距掘进工作面和采煤工作面50 m之内,每天观测1次,其它期间每周观测1次。 2. 1. 2 顶板离层 2. 1. 2. 1 顶板离层仪的原理 顶板离层指示仪是将顶板孔内多个固定装置随 岩层的变化值,通过测量钢丝反映到设在顶板表面 的测读装置上,通过顶板不同层位的位移差,判断出 巷道顶板的稳定性和锚杆的支护效果。 2. 1. 2. 2 顶板离层仪的结构 顶板离层仪由孔内固定器、 测量钢丝、 孔口盘和 测读装置四部分组成,顶板离层仪的结构如图2所 示。 1孔内固定器采用弹簧抓爪式结构。 2测量钢丝由柔软弹性小的多股细钢丝联接 内固定器与测读装置。 3测读装置由两个带有刻度标志的半圆钢条 组成。 4孔口盘由塑料圆盘和塑料管组成,圆盘作用 是导泄孔内水,圆管是读测装置的基准点。 2. 1. 2. 3 顶板离层仪的安装 图2 顶板离层指示仪示意图 为了准确反映顶板变化情况,离层仪要紧跟工 作面迎头安装,在安装后要每天进行观测记录,直至 巷道顶板位移比较稳定后可间隔时间稍长些,在回 采期间再继续每天观测。安装步骤如下 1用锚杆钻机 27 mm的钻头和B19接长钻杆 打5. 0～10. 0 m深的孔。其孔口直径为 42 mm左 右用扩口钻头钻孔 , 用来安装孔口固定装置。 2用安装杆将深部基点锚固器推入孔中,直至 孔底,抽出安装杆后,手拉一下钢绳,确认锚固器已 固定住。深部基点应固定在锚杆上方稳定岩层300 mm 无稳定岩层时,一般固定在顶板以上8 m处。 用安装杆推入浅部基点锚固器至213 m处,抽 出安装杆后用手拉一下钢绳,确认锚固器已固定住。 3安装好孔口盘,并使流水口朝向顶板低的方 向。 4对准刻度。将A刻度浅部基点刻度坠与 孔口套管下边缘对齐,将其绳卡卡死,并截去多余钢 绳;将B刻度深部基点刻度坠与A刻度坠下边缘 对齐,将其绳卡卡死,并截去多余钢绳。 5安装完毕后,记下A,B刻度杆的初始值。 2. 1. 2. 4 注意事项 为提高煤巷锚杆支护的安全可靠性,杜绝煤巷 冒顶事故,必须加强煤巷锚杆支护状态监测,强化巷 道冒顶征兆观测。顶板离层指示仪是预测冒顶征 兆,直观显示顶板离层的简便有效工具。对离层指 示仪的使用制定以下措施 1巷道每隔30 m安设1个顶板离层指示仪; 离层指示仪安装位置距迎头不得超过1. 5 m ,否则 无法捕捉顶板离层的全过程。 2钢绳应事先盘好,推入锚固器时逐圈展开, 以防纠缠打结。 3推入锚固器时,安装杆不能回拉,否则锚固 器双爪会从安装杆上端的槽中脱出。 4浅部基点锚固器一定要准确定位,为此可提 前在安装杆上做好标记。 5安装后,两个刻度坠均应处于自由悬垂状 态,不得有任何卡阻现象。 6施工区队要将顶板离层指示仪的设置、 安 装、 显示标志牌的挂设纳入巷道施工的责任制。如 第1期 张洪涛煤巷锚杆支护的矿压监测 53 巷道每隔25～40 m设1个顶板离层指示仪,遇断层 间距取最小值为25 m。 7在锚杆巷道施工中,如发现某处顶板有较明 显变化和顶板离层值较大时,及时停止巷道掘进,对 该处采取加打锚索加强支护。 2. 1. 2. 5 观测频度 在掘进与回采影响期间,距掘进工作面和采煤 工作面50 m之内,应每天监测1次,在其他期间每 周监测1～2次。 2. 1. 3 锚杆受力 采用CM - 200型测力锚杆测试巷道锚杆受力, 每一观测断面布置14根测力锚杆。在施工时,将正 常安装的锚杆换成测力锚杆。 2. 1. 3. 1 主要作用 1研究全长锚固机理的必要手段。测力锚杆 与普通锚杆安装于煤巷围岩中,杆体各段的应力通 过拉收仪随时测取,这样就可以获取锚杆整个服务 期内的工作状况,依次可分析锚杆受力。研究锚杆 与围岩的相互作用关系,探求全长锚固机理。 2为锚杆支护设计提供依据。锚杆支护设计 中一个重要问题就是确定支护强度,实测的锚杆受 力又是确定支护强度的重要依据。一般锚杆支护初 步设计完成后,需要通过实际观测来确定支护效果 的好坏,对支护参数进行修定,避免由于支护强度不 足造成的安全隐患和支护强度过大造成的浪费。 3作为安全监测手段。锚杆支护巷道顶板冒 落往往具有突发性,且多数情况下冒落范围比较大, 因而危害也大。一般来说,锚杆支护巷道冒顶前一 段时间内锚杆受力必然增大,可以通过观测锚杆受 力作出预报。 2. 1. 3. 2 工作原理 测力锚杆是根据电阻应变片的应变原理制作的 具有特殊结构的锚杆,如图3所示。 图3 测力锚杆示意图 将其代替普通锚杆安装于围岩中,由于杆体全 长分段预埋电阻应变片,杆体上各点的受力可以通 过接收仪随时测取,实际起到监测锚杆工况的作用。 2. 1. 3. 3 安装位置 1安装方向。安装测力锚杆要保证杆体上的 应变片埋植槽的朝向如图4所示,安装时要在搅拌 接头上做好标记,以便在搅拌时可以得到正确的安 装方向。 2安装位置。测力锚杆应尽可能靠近掘进工 作面安装,但必须保证不被掘进机炮头破坏,一般距 工作面0. 5 m左右,这样可以给掘进机留出足够的 空间,下一次掘进时不会破坏测力锚杆。 图4 测力锚杆安装方向示意图 2. 1. 3. 4 安装程序 1去掉包装,取下防尘盖,测取初读数。 2由锚杆尾部小心套入托盘。 3将安装器旋入测力锚杆保护接头内。 4装入药卷,用杆体将药卷平缓送入孔底。 5将锚杆钻机与安装器接好。 6开动锚杆钻机搅拌药卷,一边搅拌,一边平 稳推进,切忌推进过猛而破坏测力锚杆。 7搅拌完成后,停顿片刻约1 min时间 , 待 树脂凝固后,移走锚杆钻机,拧紧螺母。 8卸下搅拌安装器一定要用2个扳手,1个 卡住保护接头,1个卡住搅拌接头将其卸下。切忌 扭动保护接头。保护接头与杆体之间有相对运动, 这样不会卡断应变片接线。 9测取读数。测读完毕,取下连接导线,扣好 防尘盖。 2. 1. 3. 5 测量方法 每次测量时先将保护接头内的防尘盖旋下,接 上连接导线,导线的另一端与多通道转换开关接好, 再接通多通道转换开关与静态电阻应变仪,确信一 切正常,开始测量,将多通道转换开关上的转换开关 置于 “1” 的位置,读取应变值。转动开关,依次到 “2” 至 “12” 位置读取应变值。 2. 1. 3. 6 注意事项 1所有仪器要轻拿轻放,避免碰坏。 2连接导线时要先对好接头缺口插入,再旋紧 定位锁扣。 3读数时发现异常,要停顿,待数据稳定后再 读。 2. 1. 4 锚索受力 采用YGS - 300型锚索测力计测试锚索受力。 安装锚索时,在张拉锚索之前先安上锚索测力计,再 套上托盘、 锚具,然后张拉锚索到80～100 kN ,观测 时直接从锚索测力计液压表上读取数值。观测频度 与巷道表面位移观测相同。 2. 2 日常监测 2. 2. 1 锚杆锚固力抽检 巷道掘进施工过程中,安排专人对锚杆的锚固 力进行抽检,巷道每300根抽检一组,抽检的比例不 小于5 。抽检时只做非破坏性拉拔,顶锚杆达到 70 kN为合格,帮锚杆达到50 kN为合格。一旦发现 不合格锚杆,必须在其托板上注明 “补打” 字样,重新 安装合格锚杆。 2. 2. 2 顶板离层 54 煤 炭 技 术 第25卷 锚索支护技术在巷道修复中的推广应用 贾焕福,曹国华,魏纯起 鹤岗矿业集团公司 兴煤公司,黑龙江 鹤岗154100 摘 要锚索支护是一种经济合理、 技术先进、 安全可靠的支护形式;适用于巷道维修,提高巷道修复进度和质量, 满足生产需要,杜绝再次返修;在推广应用中取得了显著经济效果。 关键词巷道修复;锚索支护;围岩 中图分类号TD353 文献标识码A 文章编号1008 - 8725200601 - 0055 - 03 Application and Dissemination of Cable Supporting Technology in Repairing Tunnel JIA Huan - fu , CAO Guo - hua , WEI Chun - qi Xingmei Branch ,Hegang Mining Industry Group Comp. ,Hegang 154100 ,China AbstractThe cable supporting is an economic and reasonable supporting way. It is technologically advanced and safely dependable. It applies to repairing tunnel. Economic affects are obtained in the application and dis2 semination. Key wordsrepairing tunnel ; cable supporting; wall rock 0 前言 鹤岗矿业集团兴煤公司目前开采二水平,逐渐 向三水平延伸。开采深度较大,地压也较大。采用 新支护技术,使巷道在安全生产中安全系数提高,杜 绝了顶板事故发生;同时使巷道维修量大大降低,巷 道修复难度减小,适应老矿巷道埋深增大情况下安 全生产的需要。老矿占用的生产系统战线长,复杂 巷道维修量大,原支护形式参差不齐。以往巷修工 作基本上沿用陈旧支护方式,即无预应力刚性支护, 存在问题较多,亟待改进,经多年吸取教训后,加强 顶板管理,实现安全巷修支护,大力迎合深化支护改 革。尽管兴煤公司经济困难,资金紧张,仍多方筹集 资金10万元,购置部分国产锚索钻机解决推广锚索 支护新装备。该矿依靠科技进步,积极推广锚索支 护在巷修中的应用。 1 锚索的性能特点 锚索对松软的岩体进行挤压加固和挤压连接, 提高帮顶围岩的粘结力,增强围岩抗剪强度,形成承 载结构体,达到抑制巷道顶板离层,下沉,两帮位移, 移近及底板地膨等。 顶板离层仪除作综合监测外,还用作日常监测。 巷道每隔30 m安设1个顶板离层仪。在距掘进工 作面50 m内,观测离层值。50 m以外除非离层仍有 明显增长的趋势,一般可停止测读具体读数据,改为 观察两个刻度坠的颜色,由当班班长或跟班技术人 员负责观察。其他人员也应随时注意观察,以便及 早发现异常现象,确保安全。一旦发现异常现象必 须立即撤退人员并向调度台汇报。 离层指示仪以红、 黄、 绿三种颜色表示顶板离层 松动的严重程度。绿色表示顶板松动离层值较小, 处于较稳定的状态;黄色表示离层松动已达到警界 值;红色则表示顶板离层松动值较大,已进入危险状 态。 2. 2. 3 锚杆预紧力矩抽检 1锚杆预紧力矩抽检采用力矩示值扳手。 2每小班由跟班班长或跟班技术人员对顶、 帮 各抽样一组每组3根进行锚杆螺母扭矩检测。每 根锚杆螺母拧紧力矩都应符合技术要求;顶板锚杆 的安装扭矩不得小于100 Nm;帮锚杆的安装扭矩 不得小于60 Nm。 3每组中如有一个螺母扭矩不合格,就要再抽 查一组 3 根。如果发现仍有不合格的,应将本班 安装的所有锚杆的螺母重新拧紧一遍。 3 信息反馈及数据分析 1各矿生产技术科应安排专人及时处理和分 析综合监测数据,并与信息反馈指标进行比较。由 总工程师主持分析,判断锚杆支护初始设计是否合 理,需要修改时,作为补充设计纳入掘进作业规程 中。 2掘进施工单位技术负责人应及时处理分析 当天的监测数据。如发现数据异常,应立即向矿生 产技术科、 总工程师汇报,分析出现异常的原因,提 出处理办法并组织落实。 收稿日期2005 - 10 - 25;修订日期2005 - 11 - 30 作者简介贾焕福1968 - ,男,黑龙江鹤岗人,助理工程师,现任鹤岗矿业集团兴煤公司整备区技术副区长。 第25卷第1期 2006年1月 煤 炭 技 术 Coal Technology Vol125 ,No101 Jan ,2006