孤岛面锚杆支护工程质量监测技术

何福胜

（西山煤电股份有限公司镇城底矿，山西 古交 030203）

·技术经验·

孤岛面锚杆支护工程质量监测技术

何福胜

（西山煤电股份有限公司镇城底矿，山西 古交 030203）

针对孤岛面断层破碎带附近巷道围岩稳定性降低的特点，结合某矿孤岛工作面断层破碎带煤巷支护方式，提出了基于巷道表面位移、锚杆、锚索载荷的巷道支护工程质量检测技术，实测巷道围岩变形量在控制范围内，锚杆、锚索在支护过程中未超过额定载荷，现有的支护方式能够满足巷道支护要求，此类锚杆支护工程质量监测技术可为巷道支护参数的合理选择提供现场指导。

孤岛面；锚杆支护；表面位移；质量监测

锚杆施工质量检测是煤巷锚杆支护成套技术不可分割的重要组成部分。锚杆支护属于隐蔽性工程，支护设计不合理或施工质量不好都有可能导致顶板垮落、两帮片帮，出现安全事故。因此，在锚杆支护施工过程中，必须严格按照设计或掘进作业规程的要求完成各个作业工序。锚杆支护施工后，必须进行工程质量检测，确保施工质量满足设计要求。同时，应对巷道围岩变形与破坏状况，锚杆锚索受力分布和大小进行全面、系统的监测，以获得支护体和围岩的位移和应力信息，从而验证锚杆支护初始设计的合理性和可靠性，判断巷道围岩的稳定程度和安全性。

1 工程概况

某矿1514工作面主采2＃煤层，煤层及顶底板情况见表1，工作面为孤岛工作面，上部、下部分别为1512、1516工作面采空区。该工作面与1512工作面区段煤柱宽15 m，中间夹有H=7～9 m的F505正断层，巷道布置平面图见图1。利用1512下巷向下开口掘进1514上巷，煤柱宽度平均15 m。

1514 上巷位于2＃煤层，前段采用29U型钢支护，棚距0．7 m，基础0．2 m，断面为曲腿三心拱形断面。根据现场调研情况，架棚支护U型钢被压缩严重，变形剧烈，巷道断面收敛严重，支护效果差。为有效控制巷道围岩，保证巷道支护效果，同时减轻工人劳动强度，巷道支护形式改为锚杆支护，锚杆支护巷道宽3．7 m，高2．8 m，掘进断面10．36 m2。

表1 2＃煤层及顶底板情况表

图1 1514工作面布置平面图

2 锚杆支护工程质量监测

2．1 监测内容

在1512采空区上覆岩层稳定后，对1514上巷做必要的工程质量检测与分析。监测邻近工作面顶板破断情况和煤柱内应力分布及变形情况等，研究确定巷道支护参数的合理性，在巷道掘进过程中需设置相应的测站，对围岩表面位移、锚杆载荷等进行监测。主要巷道矿压监测内容、目的及手段见表2。

表2 监测内容、目的及手段

2．2 监测点布置及方法

监测站布置在1514上巷巷道锚杆支护段，相邻测站掘进方向上相隔100 m。

1）巷道表面位移。

巷道表面位移包括巷道顶板下沉量、两帮移进量等，采用十字布点法安设表面位移监测断面，在每个测站顶、底板和两帮中部各布置一个测点，观测顶底板和两帮相对移近量和相对移近速度，测点设置见图2。

图2 表面位移测点设置示意图

a）在顶底板中部垂直方向和两帮水平方向钻d29 mm、深380mm的孔，将d29mm、长400mm的木桩打入孔中。顶板和上帮木桩端部安设弯形测钉，底板和下帮木桩端部安设平头测钉。两监测断面沿巷道轴向间隔0．6～1．0 m。

b）如图2所示，用测枪、测杆或钢卷尺进行测量，在C、D之间拉紧测绳，A、B之间拉紧钢卷尺，测读AO、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，并估计出0．5 mm；采用皮卷尺测量监测断面至掘进（回采）工作面的距离。观测频度为：安装完10天之内和距回采工作面100 m以内，每天观测1次，其它时间每周1～2次。

2）锚杆载荷。

每个测站中，在巷道4个帮角、顶角处布置6套锚杆测力计。

a）把油压表套在锚杆托盘和外锚固端的螺母之间，并对锚杆施加一定的预紧力，记下油压表的初始读数。

b）定时量测锚杆压力与时间变化的关系，观测频度要求与表面位移观测相同。

3）锚索载荷。

在测站中靠近煤柱帮锚索布置锚索液压枕，仪器安装和测量方法与锚杆测力计相同。测站布置方式见图3。

图3 测站布置方式示意图

2．3 监测结果分析

1）围岩变形观测结果。

选取较有代表性的1＃、2＃测站，根据现场实测结果，绘制两帮、顶底板围岩变形变化曲线见图4，图5。

图4 两帮围岩变形观测结果示意图

图5 顶底板围岩变形观测结果示意图

由围岩变形观测结果可知：巷道围岩变形量及变形速度变化趋势基本保持一致，随着工作面的推进均呈现逐渐递增的趋势，在工作面推至监测点时均达到最大值；围岩变形的观测结果见表3。

由以上观测结果可以看出，两帮移近量及顶底板移近量分别达到425 mm，413 mm，移近速度分别达到32．5 mm／天、33．5 mm／天，锚杆支护巷道宽3．7 m，高2．8 m，围岩变形分别达到11%，14．7%，围岩变形量控制在适当的范围，巷道支护效果较以往得到很大改善。

2）锚杆、锚索受力情况。

工作面在推进至1＃测点过程中锚杆及锚索受力情况见图6。

表3 围岩变形观测结果表

图6 锚杆、锚索受力情况示意图

由以上观测结果可以得出：

a）随着工作面逐渐靠近观测点，锚杆及锚索受力均有不同程度的增加，煤柱帮锚杆较工作面实体煤帮锚杆平均受力略大，顶锚杆、煤柱帮锚杆、实体煤帮锚杆及锚索受力峰值分别达到84 kN、77 kN、73 kN、127 kN；锚杆及锚索受力均在允许范围内，能够发挥很好的支护作用。

b）锚索距工作面40 m以外区域，受力基本保持不变；锚杆距工作面65 m以外区域，受力基本保持不变；为此工作面推进期间，在距工作面65 m范围内应密切关注巷道围岩变形及锚杆受力情况，对于围岩较破碎或巷道变形严重地段可以通过增加锚杆支护密度或补打锚索来加强支护，控制围岩变形。

3 结束语

利用煤巷锚杆支护工程质量监测技术对巷道围岩变形、锚杆及锚索受力进行观测，为评价巷道锚杆支护质量，监测巷道围岩稳定性提供了实测资料，可为类似工作面巷道条件下的锚杆支护提供现场指导。

［1］ 贺 哲．复合顶板条件下的锚杆支护技术［J］．山西焦煤科技，2003（6）：43-44．

［2］ 王金华．我国煤巷机械化掘进机现状及锚杆支护技术［J］．煤炭科学技术，2004，32（1）：6-10．

［3］ 田合岭．煤巷锚杆支护冒顶原因分析及其对策［J］．采矿技术，2008，8（5）：57-58，78．

［4］ 段春生．大断面矩形巷道锚杆支护技术研究［J］．山西焦煤科技，2010（10）：21-24，33．

［5］ 刘海东．顶板破碎条件下采用锚杆支护可行性分析［J］．山西焦煤科技，2007（12）：32-34．

［6］ 曹习华，沙美林．煤巷锚杆支护沿空留巷技术在垞城矿应用［J］．能源技术与管理，2006（1）：31-32．

［7］ 张 启．煤巷锚杆支护安全可靠性分析与对策［J］．采矿技术，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

何福胜（1976—），男，甘肃武威人，1997年毕业于山西矿业学院，工程师，主要从事矿井建设技术与管理工作（E-mail）250285823＠qq．com