孤島面錨桿支護(hù)工程質(zhì)量監(jiān)測(cè)技術(shù)

何福勝

（西山煤電股份有限公司鎮(zhèn)城底礦，山西 古交 030203）

·技術(shù)經(jīng)驗(yàn)·

孤島面錨桿支護(hù)工程質(zhì)量監(jiān)測(cè)技術(shù)

何福勝

（西山煤電股份有限公司鎮(zhèn)城底礦，山西 古交 030203）

針對(duì)孤島面斷層破碎帶附近巷道圍巖穩(wěn)定性降低的特點(diǎn)，結(jié)合某礦孤島工作面斷層破碎帶煤巷支護(hù)方式，提出了基于巷道表面位移、錨桿、錨索載荷的巷道支護(hù)工程質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)，實(shí)測(cè)巷道圍巖變形量在控制范圍內(nèi)，錨桿、錨索在支護(hù)過(guò)程中未超過(guò)額定載荷，現(xiàn)有的支護(hù)方式能夠滿足巷道支護(hù)要求，此類(lèi)錨桿支護(hù)工程質(zhì)量監(jiān)測(cè)技術(shù)可為巷道支護(hù)參數(shù)的合理選擇提供現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)。

孤島面；錨桿支護(hù)；表面位移；質(zhì)量監(jiān)測(cè)

錨桿施工質(zhì)量檢測(cè)是煤巷錨桿支護(hù)成套技術(shù)不可分割的重要組成部分。錨桿支護(hù)屬于隱蔽性工程，支護(hù)設(shè)計(jì)不合理或施工質(zhì)量不好都有可能導(dǎo)致頂板垮落、兩幫片幫，出現(xiàn)安全事故。因此，在錨桿支護(hù)施工過(guò)程中，必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)或掘進(jìn)作業(yè)規(guī)程的要求完成各個(gè)作業(yè)工序。錨桿支護(hù)施工后，必須進(jìn)行工程質(zhì)量檢測(cè)，確保施工質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求。同時(shí)，應(yīng)對(duì)巷道圍巖變形與破壞狀況，錨桿錨索受力分布和大小進(jìn)行全面、系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)，以獲得支護(hù)體和圍巖的位移和應(yīng)力信息，從而驗(yàn)證錨桿支護(hù)初始設(shè)計(jì)的合理性和可靠性，判斷巷道圍巖的穩(wěn)定程度和安全性。

1 工程概況

某礦1514工作面主采2＃煤層，煤層及頂?shù)装迩闆r見(jiàn)表1，工作面為孤島工作面，上部、下部分別為1512、1516工作面采空區(qū)。該工作面與1512工作面區(qū)段煤柱寬15 m，中間夾有H=7～9 m的F505正斷層，巷道布置平面圖見(jiàn)圖1。利用1512下巷向下開(kāi)口掘進(jìn)1514上巷，煤柱寬度平均15 m。

1514 上巷位于2＃煤層，前段采用29U型鋼支護(hù)，棚距0．7 m，基礎(chǔ)0．2 m，斷面為曲腿三心拱形斷面。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研情況，架棚支護(hù)U型鋼被壓縮嚴(yán)重，變形劇烈，巷道斷面收斂嚴(yán)重，支護(hù)效果差。為有效控制巷道圍巖，保證巷道支護(hù)效果，同時(shí)減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，巷道支護(hù)形式改為錨桿支護(hù)，錨桿支護(hù)巷道寬3．7 m，高2．8 m，掘進(jìn)斷面10．36 m2。

表1 2＃煤層及頂?shù)装迩闆r表

圖1 1514工作面布置平面圖

2 錨桿支護(hù)工程質(zhì)量監(jiān)測(cè)

2．1 監(jiān)測(cè)內(nèi)容

在1512采空區(qū)上覆巖層穩(wěn)定后，對(duì)1514上巷做必要的工程質(zhì)量檢測(cè)與分析。監(jiān)測(cè)鄰近工作面頂板破斷情況和煤柱內(nèi)應(yīng)力分布及變形情況等，研究確定巷道支護(hù)參數(shù)的合理性，在巷道掘進(jìn)過(guò)程中需設(shè)置相應(yīng)的測(cè)站，對(duì)圍巖表面位移、錨桿載荷等進(jìn)行監(jiān)測(cè)。主要巷道礦壓監(jiān)測(cè)內(nèi)容、目的及手段見(jiàn)表2。

表2 監(jiān)測(cè)內(nèi)容、目的及手段

2．2 監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置及方法

監(jiān)測(cè)站布置在1514上巷巷道錨桿支護(hù)段，相鄰測(cè)站掘進(jìn)方向上相隔100 m。

1）巷道表面位移。

巷道表面位移包括巷道頂板下沉量、兩幫移進(jìn)量等，采用十字布點(diǎn)法安設(shè)表面位移監(jiān)測(cè)斷面，在每個(gè)測(cè)站頂、底板和兩幫中部各布置一個(gè)測(cè)點(diǎn)，觀測(cè)頂?shù)装搴蛢蓭拖鄬?duì)移近量和相對(duì)移近速度，測(cè)點(diǎn)設(shè)置見(jiàn)圖2。

圖2 表面位移測(cè)點(diǎn)設(shè)置示意圖

a）在頂?shù)装逯胁看怪狈较蚝蛢蓭退椒较蜚@d29 mm、深380mm的孔，將d29mm、長(zhǎng)400mm的木樁打入孔中。頂板和上幫木樁端部安設(shè)彎形測(cè)釘，底板和下幫木樁端部安設(shè)平頭測(cè)釘。兩監(jiān)測(cè)斷面沿巷道軸向間隔0．6～1．0 m。

b）如圖2所示，用測(cè)槍、測(cè)桿或鋼卷尺進(jìn)行測(cè)量，在C、D之間拉緊測(cè)繩，A、B之間拉緊鋼卷尺，測(cè)讀AO、AB值；在A、B之間拉緊測(cè)繩，C、D之間拉緊鋼卷尺，測(cè)讀CO、CD值；測(cè)量精度要求達(dá)到1 mm，并估計(jì)出0．5 mm；采用皮卷尺測(cè)量監(jiān)測(cè)斷面至掘進(jìn)（回采）工作面的距離。觀測(cè)頻度為：安裝完10天之內(nèi)和距回采工作面100 m以?xún)?nèi)，每天觀測(cè)1次，其它時(shí)間每周1～2次。

2）錨桿載荷。

每個(gè)測(cè)站中，在巷道4個(gè)幫角、頂角處布置6套錨桿測(cè)力計(jì)。

a）把油壓表套在錨桿托盤(pán)和外錨固端的螺母之間，并對(duì)錨桿施加一定的預(yù)緊力，記下油壓表的初始讀數(shù)。

b）定時(shí)量測(cè)錨桿壓力與時(shí)間變化的關(guān)系，觀測(cè)頻度要求與表面位移觀測(cè)相同。

3）錨索載荷。

在測(cè)站中靠近煤柱幫錨索布置錨索液壓枕，儀器安裝和測(cè)量方法與錨桿測(cè)力計(jì)相同。測(cè)站布置方式見(jiàn)圖3。

圖3 測(cè)站布置方式示意圖

2．3 監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

1）圍巖變形觀測(cè)結(jié)果。

選取較有代表性的1＃、2＃測(cè)站，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)結(jié)果，繪制兩幫、頂?shù)装鍑鷰r變形變化曲線見(jiàn)圖4，圖5。

圖4 兩幫圍巖變形觀測(cè)結(jié)果示意圖

圖5 頂?shù)装鍑鷰r變形觀測(cè)結(jié)果示意圖

由圍巖變形觀測(cè)結(jié)果可知：巷道圍巖變形量及變形速度變化趨勢(shì)基本保持一致，隨著工作面的推進(jìn)均呈現(xiàn)逐漸遞增的趨勢(shì)，在工作面推至監(jiān)測(cè)點(diǎn)時(shí)均達(dá)到最大值；圍巖變形的觀測(cè)結(jié)果見(jiàn)表3。

由以上觀測(cè)結(jié)果可以看出，兩幫移近量及頂?shù)装逡平糠謩e達(dá)到425 mm，413 mm，移近速度分別達(dá)到32．5 mm／天、33．5 mm／天，錨桿支護(hù)巷道寬3．7 m，高2．8 m，圍巖變形分別達(dá)到11%，14．7%，圍巖變形量控制在適當(dāng)?shù)姆秶?，巷道支護(hù)效果較以往得到很大改善。

2）錨桿、錨索受力情況。

工作面在推進(jìn)至1＃測(cè)點(diǎn)過(guò)程中錨桿及錨索受力情況見(jiàn)圖6。

表3 圍巖變形觀測(cè)結(jié)果表

圖6 錨桿、錨索受力情況示意圖

由以上觀測(cè)結(jié)果可以得出：

a）隨著工作面逐漸靠近觀測(cè)點(diǎn)，錨桿及錨索受力均有不同程度的增加，煤柱幫錨桿較工作面實(shí)體煤幫錨桿平均受力略大，頂錨桿、煤柱幫錨桿、實(shí)體煤幫錨桿及錨索受力峰值分別達(dá)到84 kN、77 kN、73 kN、127 kN；錨桿及錨索受力均在允許范圍內(nèi)，能夠發(fā)揮很好的支護(hù)作用。

b）錨索距工作面40 m以外區(qū)域，受力基本保持不變；錨桿距工作面65 m以外區(qū)域，受力基本保持不變；為此工作面推進(jìn)期間，在距工作面65 m范圍內(nèi)應(yīng)密切關(guān)注巷道圍巖變形及錨桿受力情況，對(duì)于圍巖較破碎或巷道變形嚴(yán)重地段可以通過(guò)增加錨桿支護(hù)密度或補(bǔ)打錨索來(lái)加強(qiáng)支護(hù)，控制圍巖變形。

3 結(jié)束語(yǔ)

利用煤巷錨桿支護(hù)工程質(zhì)量監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)巷道圍巖變形、錨桿及錨索受力進(jìn)行觀測(cè)，為評(píng)價(jià)巷道錨桿支護(hù)質(zhì)量，監(jiān)測(cè)巷道圍巖穩(wěn)定性提供了實(shí)測(cè)資料，可為類(lèi)似工作面巷道條件下的錨桿支護(hù)提供現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)。

［1］ 賀 哲．復(fù)合頂板條件下的錨桿支護(hù)技術(shù)［J］．山西焦煤科技，2003（6）：43-44．

［2］ 王金華．我國(guó)煤巷機(jī)械化掘進(jìn)機(jī)現(xiàn)狀及錨桿支護(hù)技術(shù)［J］．煤炭科學(xué)技術(shù)，2004，32（1）：6-10．

［3］ 田合嶺．煤巷錨桿支護(hù)冒頂原因分析及其對(duì)策［J］．采礦技術(shù)，2008，8（5）：57-58，78．

［4］ 段春生．大斷面矩形巷道錨桿支護(hù)技術(shù)研究［J］．山西焦煤科技，2010（10）：21-24，33．

［5］ 劉海東．頂板破碎條件下采用錨桿支護(hù)可行性分析［J］．山西焦煤科技，2007（12）：32-34．

［6］ 曹習(xí)華，沙美林．煤巷錨桿支護(hù)沿空留巷技術(shù)在垞城礦應(yīng)用［J］．能源技術(shù)與管理，2006（1）：31-32．

［7］ 張 啟．煤巷錨桿支護(hù)安全可靠性分析與對(duì)策［J］．采礦技術(shù)，2004，4（2）：33-34．

Bolting Support Engineering Quality Monitoring Technology in Island Working Face

He Fu-sheng

The stability of roadway near fault zone will decrease in island working face．Combined with roadway support pattern near fault in a mine，this article proposed roadway support engineering quality detection technology based on the roadway surface displacement，bolt，cable load．It revealed that the deformation measure of roadway surrounding rock and bolt，cable load within the control．It is concluded that the existing support method can meet the requirements of roadway support，which provides on-site guidance for the roadway parameter selection．

Island working face；Bolting support；Surface displacement；Quality monitoring

TD353+．6

B

1672-0652（2013）09-0049-03

2013-07-17

何福勝（1976—），男，甘肅武威人，1997年畢業(yè)于山西礦業(yè)學(xué)院，工程師，主要從事礦井建設(shè)技術(shù)與管理工作（E-mail）250285823＠qq．com