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关于井下锚索质量控制的探讨
放大字体  缩小字体 发布日期:2015-07-09  来源:煤矿技术  作者:崔东亮,王旭峰  浏览次数:506
核心提示:前锚索支护技术在采f行业具有相当广泛的应用, 但在锚索支护现场质量控制方面的研究还较少,本文对这方面进行 了一些浅显地探讨。主要从锚索的设计、锚索施工的质量管理和质 量检测三个方面进行展开。

锚索支护技术已广泛应用于煤矿等行业,因其不仅能够通过改 善岩体的力学性能,提髙围岩自稳能力来提髙巷道围岩强度,而且 具有劳动强度低、施工速度快,通过改变长度、直径、间排’距来适 应不同条件的优点。锚索作为锚杆的补充更是在较差条件下的补强 支护中发挥着重要的作用,特别是与钢带、网配合使用,目前在锚 索支护现场质量控制方面的研宄还较少,本文主要就锚索施工质量 控制进行探讨。

1锚索设计

巷道支护设计方法也较多,如目前巷道支护设计主要釆用工程 类比法、松动圈测试法、理论计算法、数值模拟方法、顶板稳定性 分类法。

顶k稳定性分类法是神东公司采取的主要设计方法,神东地区 己实施过巷道顶板稳定性分类科研项目,该方法基于其它方法的局 限或者不足,顶板稳定性是对顶板稳定的综合评价,以现场提供的 力学参数为主要依据,综合考虑了岩层完整性等因素制定。

该方法分为稳定、中等稳定、不稳定、极不稳定,给出了距巷 道顶板2、4、6米范围内有无稳定岩层,配以安全系数和相应的支 护原则,使得锚杆(索)支护巷道支护参数设计更为合理和科学。 主要结论如下:

I类:距巷道顶板2.0m范围内有稳定岩层,且安全系数(计算 出的跨距与实际宽度的比值)大于2;, *

II类:中等稳定,有两种情况:a.距巷道顶板2.0~4.0m范围 内有稳定岩层,且安全系数大于2; b.距巷道顶板2. 0m范围内有 稳定岩层,且安全系数为1.5~2;

III类:不稳定,有两种情况:a.距巷道顶板4.0~6.0m范围内 有稳定岩层,且安全系数大于2; b.距巷道顶板2.0~4.0m范围内 有稳定岩层,且安全系数为1. 5~2;

IV类:极不稳定,距巷道顶板6.0m范围内没有稳定岩层。

该方法需做的基础工作:

该方法流程:

(1) 以原始地面钻孔柱状图、岩石物理性质测试为第一依据;

(2) 根据顶板稳定性条件设计确定分区域初步设计。

(3) 对比矿E相似条件的支护设计、理论计算更新初步设计。

(4) 现场通过锚索钻孔时将顶板岩性探测至8-10米,通过探 测离层、岩性软硬、淋水大小进一步验证和更新设计。此步骤不仅 能根据顶板状况及时变更支护方式,有效利用或节约支护成本,不 至于过剩支护或不足支护。而且能为今后开釆时矿压控制提供基础 数据。 •

(5) 后续数据总结。根据此巷道支护效果的总结,丰富相应E 域的巷道支护数据。

此方法需注意:设计应特别考虑顶板锚固岩层的岩性、顶板淋 水等,因锚索要求锚固于坚硬岩体中,不适用于软岩,巷道在掘进 过程中,如果遇到断层、冲刷带等地质构造,或在工作面切眼回撤 通道时,煤层顶板稳定类型应降低1~2个级别,如果顶板类型为IV 类顶板时,应采取特殊的支护方式。

2锚索施工的质最管理

2. 1孔深和外露

孔深一般允许偏差不超过0—+50mm,锚索外露长度不得大于 200rara。孔深和外露长度相关,必须控制到位,孔太深会影响树脂药 卷的使用效果t施工时,锚索将药卷推入底部,将大大减少实际使 用量,影响锚固效果,这也是施工人员常犯的问题。

2.2三径匹配和树脂药卷使用顺序。

锚索属小孔径预应力支护,一方面要保证小钻孔,还要保证高 预应力,所以锚索支护必须要保证有效锚固段长度,且应保证合理 的三径匹配,已有研宄认为钻孔直径与锚杆直径相差4~10 mm时锚 固力最大,但相差太小对搅拌均匀和药卷使用量也有影响,锚索锚 固段度一般在1500mm以上,我矿两种规格锚索①17. 8mm使用27mm 的钻头,3个02350药卷,药卷填充量达到了 1800mm; 021. 6mm 使用30腿的钻头,3个02350药卷,填充量达到了 1800mm,使用3 个.02650药卷填充量达到了 2300mm,相差27%,按以上要求量施工 经现场试验,均达到了支护要求(见表1),但为保证长期效果,O 21. 6mm锚索应采用023和026药卷配合使用。

表1锚索规格支护参数要求

锚索规格

初锚力

抗拔力

破断力

17. 8mm的锚索:

14T

22. 4T

35. 2T

21. 6mm的锚索:

20T

31. 8T

53. 9T

为保证使用效果必须考虑药卷凝固时间、等待时间、固化时间。 在现场为减少顶板暴露时间,实现快速安装,常用3卷CK药卷,一 般在操作条件好的情况下,可以正常安装,但巷道低(仅比钻机最 小高度高500mm以内时,只能倾斜安装,容易提前破坏药卷)及其 它不利条件下,易出现中途暂停现象,导致外露长,搅拌不彻底等 安装不到位的现象,导致锚索报废或锚固效果不好。而且常出现施 工人员为实现快速安装,偷用2药卷和短锚索的情况。

为保证锚固效果,我们进行了药卷配用,即使用2个超快1个 快速和1个超快2个快速分别试验(从上到下顺序为超快-超快-快, 超快-快-快),试验结果表明能有效减少外露长等不合格情况。为达 到固化时间,在顶板较好时可连续2排后,再按顺序张拉,张拉时 还应匀速,防止托盘偏转,受力集中而失效。

3质量检测

一套完整的锚索由锚固段长度、自由段长度、外露长度组成, 质量检测需检测这三个方面检测,附加质量检测还需看托盘使用效 果、伸长量。过度张拉后,钢绞线延伸率低。

3. 1井下实用检测方法

3. 1. 1简易外观检测

主要有间排距,托盘平整度、外露长度及有无剪切痕迹。

3. 1.2锚固力检测。

可以测初锚力、抗拔力和锚索长度。

测力可直接使用锚索施工用的张拉泵和退锚千斤顶进行,达到 初锚力即可,一般不进行破坏性测试,两种矿用锚索施工设备相应 的受力数据如表2 (因压力表不能显示吨和千牛,需根据压强和受 力面积进行转换)。

锚索长度检测可用直接测量法。用退锚千斤顶退出锁具,用单 股钢绞线测量,不仅可以测量出长度,还可以推算出锚固长度,从 而检验出是否存在偷用短锚索、少用药卷的情况。

表2 TM18-250/53. TM22-300/63张拉泵与受力换算表

 

吨(T)

兆帕

(MPa)

磅.每英寸 (psi)

17.8mm 锚索

21.6m m锚 索

备注

1

14. 00

29.68

4304. 72

初锚力

 

 

2

20. 00

42. 00

6091. 58

 

初锚

 

3

22.40

47. 49

6887.55

抗拔力

 

 

4

32. 00

67.20

9746. 54

 

抗拔

超出设 备承受 范围,不

能检测

5

33. 70

71.44

10362. 08

破断力

 

6

53.90

113. 19

16416. 82

 

破断

3. 2锚索无损检测技术

无损检测仪器常在边坡固定等地面大型工程检测中使用,可以 测定锚索锚固段的抗拉拔力、自由段钢绞线的长度等多个参数,且 便于研宄和长期测量。

 据调查目前在井下使用的还很少,一般进行科研项目研宄使用, 因这些设备对多股的钢绞线的使用精度还不高,且井下的较差环境 也影响了使用,还需进一步改进。

 

 
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