Pruebas de calidad de soporte de pernos en carreteras profundas de distritos mineros

Resumen

La calidad de soporte de pernos de las carreteras de carbón es uno de los factores importantes para la eficiencia y la seguridad de la producción de carbón. Mediante una técnica autodesarrollada y equipos de pruebas no destructivas aleatorias, la detección no destructiva y el análisis previo a la advertencia sobre la calidad del soporte de pernos en carreteras profundas de distritos mineros se realizaron en varias áreas mineras. Los datos medidos se obtuvieron en los casos de detección de estrés anormal in situ y la invalidación de soporte, etc. La relación correspondiente entre la variación de la carga de perno axial y la carretera que rodea la deformación y estabilidad de las rocas se resumió en diferentes etapas de servicio minero. La tecnología previa a la advertencia de la estabilidad de la roca que rodea se propone en base a la detección de la carga de pernos axiales. Mientras tanto, se ofrecen indicadores previos a la advertencia de la carga de pernos axiales en diferentes etapas de servicio minero y también se ilustran algunos casos exitosos previos a la advertencia. Los resultados de la investigación muestran que las reglas de cambio de la carga de pernos axiales en diferentes etapas de servicio minero son bastante similares en diferentes áreas mineras. El cambio de la carga de pernos axiales está de acuerdo con el ajuste de la tensión de la roca circundante, lo que en consecuencia puede reflejar el estado de deformación y estabilidad de la carretera que rodea la roca. A través de la detección de la carga de pernos axiales en diferentes secciones de las carreteras, se puede reflejar el estado de la calidad de soporte de pernos en tiempo real; Mientras tanto, se puede evaluar la racionalidad del diseño de soporte de pernos que proporciona referencia para la optimización de parámetros de atornillado.

1. Introducción

Se están extrayendo muchas costuras de carbón de más de 800 m en el este de China. Las carreteras de grandes sección transversal se están desarrollando en costuras de carbón de más de 600 m de profundidad en el oeste de China. Además, estas carreteras son comúnmente soportadas por los pernos del techo y han encontrado muchos problemas de apoyo, incluidos gran profundidad, estratos de roca suave, estrés tectónico anormal y trastornos mineros intensos. La estabilidad de la roca circundante es difícil de mantener y el perno del techo a menudo falla antes de la minería . Por lo tanto, es imperativo desarrollar una tecnología de prueba y equipo no destructivos para la calidad de soporte en las carreteras profundas, así como la tecnología previa a la invalorización para la invalidación de soporte. Basado en la teoría de pruebas no destructivas, la técnica y el equipo de la calidad de soporte de pernos en las carreteras de carbón, se realizaron pruebas no destructivas en la calidad de soporte de pernos en carreteras profundas de minas de carbón y análisis previos a la guerra. Los datos medidos de estrés anormal in situ y la invalidación de soporte, etc. se obtuvieron y analizaron en este documento. Mientras tanto, también se ilustraron algunos casos exitosos previos a la advertencia.

2. Estado de la detección de calidad de soporte de pernos

Durante la instalación de pernos de techo, la calidad de la instalación se ve muy afectada por equipos y herramientas de instalación, condiciones de campo y habilidades de operadores. La longitud efectiva de los pernos de anclaje y la confiabilidad de la calidad del anclaje están directamente influenciados si el orificio del perforación es demasiado profundo, o el orificio no se limpia por completo, o el cartucho de resina no se mezcla por completo. Si el orificio de perforación es demasiado poco profundo, el extremo del cabezal del perno sobresale de la superficie del techo y es excesivamente largo. La pre-tensión de los pernos es difícil de generar a partir del par aplicado en la cabeza del perno, e incluso puede romper el perno. Como resultado, la fuerza de anclaje inicial de los pernos es demasiado pequeña y el rango de soporte efectivo se reduce, lo que a su vez conduce a la falla del horizonte de roca anclado . Después de completar la instalación de pernos, a medida que se deforman las rocas circundantes, la carga de perno axial aumenta gradualmente hasta que se vuelve relativamente estable. Cuando comienza la minería de retiro, la carga de perno axial aumenta dramáticamente en la zona del pilar delantero , a veces excediendo la resistencia al perno y causando accidentes . A pesar de las ventajas ofrecidas por el atornillado del techo, por ejemplo, la instalación de bajo costo y la rápida, puede causar fácilmente un accidente de techo repentino por los pernos que se retiran o faltan cuando la longitud de anclaje y la fuerza de anclaje inicial de los pernos son insuficientes o el axial La carga excede la resistencia final del perno.

Dado que el sistema de atornillado de techo instalado no es observable, es difícil detectar y solucionar eficazmente sus problemas de calidad de soporte. Los problemas discutidos en la sección anterior influyen directamente en la estabilidad y la seguridad de la estructura de soporte de la carretera .

En la actualidad, la detección de la calidad de soporte de pernos emplea principalmente la prueba de extracción para determinar la máxima capacidad de anclaje. En la prueba, se usa una llave de par para aplicar la pre-tensión, y se usa una celda de presión hidráulica o dinamómetro de perno para monitorear la carga de perno axial. Estas herramientas dañan o cambian el sistema de atornillado o el estado del sistema de soporte de pernos. Las técnicas de prueba actuales requieren la instalación de sensores de prueba en los puntos de medición fijos seleccionados de antemano. Es difícil llevar a cabo una detección aleatoria para un área grande ya que cada carga de pernos es diferente, a pesar de que los pernos se instalan en la misma sección transversal de soporte.

Con un aumento en la carga de pernos o su vida útil alargada, la celda de presión hidráulica o el dinamómetro de perno se dañan fácilmente y puede fallar. No puede evaluar de manera efectiva el estado de trabajo de los pernos generales en la región cerca de los instrumentos de monitoreo fijos (generalmente cada conjunto de 50 m) a través de la observación de la carga axial de pernos individuales. Al mismo tiempo, no puede detectar la sección anormal de las carreteras o el peligro recesivo, como las fallas ocultas.

Las dificultades anteriores dan como resultado accidentes de techo y altas tasas de reparación de las carreteras. Por otro lado, la pérdida económica debido al uso de pernos más fuertes que requeridos es excesivo. Por lo tanto, es muy importante adoptar un tipo de técnica de detección aleatoria, no destructiva, fácil, rápida y efectiva para monitorear la calidad del perno y solucionar problemas de seguridad de las carreteras.