孤島面錨桿支護工程質量監測技術

何福勝

（西山煤電股份有限公司鎮城底礦，山西 古交 030203）

·技術經驗·

孤島面錨桿支護工程質量監測技術

何福勝

（西山煤電股份有限公司鎮城底礦，山西 古交 030203）

針對孤島面斷層破碎帶附近巷道圍巖穩定性降低的特點，結合某礦孤島工作面斷層破碎帶煤巷支護方式，提出了基于巷道表面位移、錨桿、錨索載荷的巷道支護工程質量檢測技術，實測巷道圍巖變形量在控制范圍內，錨桿、錨索在支護過程中未超過額定載荷，現有的支護方式能夠滿足巷道支護要求，此類錨桿支護工程質量監測技術可為巷道支護參數的合理選擇提供現場指導。

孤島面；錨桿支護；表面位移；質量監測

錨桿施工質量檢測是煤巷錨桿支護成套技術不可分割的重要組成部分。錨桿支護屬于隱蔽性工程，支護設計不合理或施工質量不好都有可能導致頂板垮落、兩幫片幫，出現安全事故。因此，在錨桿支護施工過程中，必須嚴格按照設計或掘進作業規程的要求完成各個作業工序。錨桿支護施工后，必須進行工程質量檢測，確保施工質量滿足設計要求。同時，應對巷道圍巖變形與破壞狀況，錨桿錨索受力分布和大小進行全面、系統的監測，以獲得支護體和圍巖的位移和應力信息，從而驗證錨桿支護初始設計的合理性和可靠性，判斷巷道圍巖的穩定程度和安全性。

1 工程概況

某礦1514工作面主采2＃煤層，煤層及頂底板情況見表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。該工作面與1512工作面區段煤柱寬15 m，中間夾有H=7～9 m的F505正斷層，巷道布置平面圖見圖1。利用1512下巷向下開口掘進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，棚距0．7 m，基礎0．2 m，斷面為曲腿三心拱形斷面。根據現場調研情況，架棚支護U型鋼被壓縮嚴重，變形劇烈，巷道斷面收斂嚴重，支護效果差。為有效控制巷道圍巖，保證巷道支護效果，同時減輕工人勞動強度，巷道支護形式改為錨桿支護，錨桿支護巷道寬3．7 m，高2．8 m，掘進斷面10．36 m2。

表1 2＃煤層及頂底板情況表

圖1 1514工作面布置平面圖

2 錨桿支護工程質量監測

2．1 監測內容

在1512采空區上覆巖層穩定后，對1514上巷做必要的工程質量檢測與分析。監測鄰近工作面頂板破斷情況和煤柱內應力分布及變形情況等，研究確定巷道支護參數的合理性，在巷道掘進過程中需設置相應的測站，對圍巖表面位移、錨桿載荷等進行監測。主要巷道礦壓監測內容、目的及手段見表2。

表2 監測內容、目的及手段

2．2 監測點布置及方法

監測站布置在1514上巷巷道錨桿支護段，相鄰測站掘進方向上相隔100 m。

1）巷道表面位移。

巷道表面位移包括巷道頂板下沉量、兩幫移進量等，采用十字布點法安設表面位移監測斷面，在每個測站頂、底板和兩幫中部各布置一個測點，觀測頂底板和兩幫相對移近量和相對移近速度，測點設置見圖2。

圖2 表面位移測點設置示意圖

a）在頂底板中部垂直方向和兩幫水平方向鉆d29 mm、深380mm的孔，將d29mm、長400mm的木樁打入孔中。頂板和上幫木樁端部安設彎形測釘，底板和下幫木樁端部安設平頭測釘。兩監測斷面沿巷道軸向間隔0．6～1．0 m。

b）如圖2所示，用測槍、測桿或鋼卷尺進行測量，在C、D之間拉緊測繩，A、B之間拉緊鋼卷尺，測讀AO、AB值；在A、B之間拉緊測繩，C、D之間拉緊鋼卷尺，測讀CO、CD值；測量精度要求達到1 mm，并估計出0．5 mm；采用皮卷尺測量監測斷面至掘進（回采）工作面的距離。觀測頻度為：安裝完10天之內和距回采工作面100 m以內，每天觀測1次，其它時間每周1～2次。

2）錨桿載荷。

每個測站中，在巷道4個幫角、頂角處布置6套錨桿測力計。

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

b）定時量測錨桿壓力與時間變化的關系，觀測頻度要求與表面位移觀測相同。

3）錨索載荷。

在測站中靠近煤柱幫錨索布置錨索液壓枕，儀器安裝和測量方法與錨桿測力計相同。測站布置方式見圖3。

圖3 測站布置方式示意圖

2．3 監測結果分析

1）圍巖變形觀測結果。

選取較有代表性的1＃、2＃測站，根據現場實測結果，繪制兩幫、頂底板圍巖變形變化曲線見圖4，圖5。

圖4 兩幫圍巖變形觀測結果示意圖

圖5 頂底板圍巖變形觀測結果示意圖

由圍巖變形觀測結果可知：巷道圍巖變形量及變形速度變化趨勢基本保持一致，隨著工作面的推進均呈現逐漸遞增的趨勢，在工作面推至監測點時均達到最大值；圍巖變形的觀測結果見表3。

由以上觀測結果可以看出，兩幫移近量及頂底板移近量分別達到425 mm，413 mm，移近速度分別達到32．5 mm／天、33．5 mm／天，錨桿支護巷道寬3．7 m，高2．8 m，圍巖變形分別達到11%，14．7%，圍巖變形量控制在適當的范圍，巷道支護效果較以往得到很大改善。

2）錨桿、錨索受力情況。

工作面在推進至1＃測點過程中錨桿及錨索受力情況見圖6。

表3 圍巖變形觀測結果表

圖6 錨桿、錨索受力情況示意圖

由以上觀測結果可以得出：

a）隨著工作面逐漸靠近觀測點，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體煤幫錨桿平均受力略大，頂錨桿、煤柱幫錨桿、實體煤幫錨桿及錨索受力峰值分別達到84 kN、77 kN、73 kN、127 kN；錨桿及錨索受力均在允許范圍內，能夠發揮很好的支護作用。

b）錨索距工作面40 m以外區域，受力基本保持不變；錨桿距工作面65 m以外區域，受力基本保持不變；為此工作面推進期間，在距工作面65 m范圍內應密切關注巷道圍巖變形及錨桿受力情況，對于圍巖較破碎或巷道變形嚴重地段可以通過增加錨桿支護密度或補打錨索來加強支護，控制圍巖變形。

3 結束語

利用煤巷錨桿支護工程質量監測技術對巷道圍巖變形、錨桿及錨索受力進行觀測，為評價巷道錨桿支護質量，監測巷道圍巖穩定性提供了實測資料，可為類似工作面巷道條件下的錨桿支護提供現場指導。

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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年畢業于山西礦業學院，工程師，主要從事礦井建設技術與管理工作（E-mail）250285823＠qq．com