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

3. Técnicas y equipos de prueba no destructivos para la calidad de soporte de pernos

En consideración del estándar de la industria del carbón en China: 'Soporte de pernos Especificaciones técnicas' (MT/T 1104-2009) , el análisis de las características de los pernos pre-tensores y anclados finales y los problemas de la calidad de soporte de pernos in situ indica que los parámetros de detección de la calidad de soporte de pernos individuales incluyen dos aspectos principales. Uno es la longitud completa y de anclaje de los pernos; El otro es la carga axial en tiempo real de pernos . Para un perno recientemente instalado, los parámetros a detectar son la longitud de anclaje y de anclaje completo, ya que determinan el horizonte de soporte y la estabilidad de la estructura de soporte de pernos. Simultáneamente, se examina la pre-tensión del perno para determinar si cumple con los valores diseñados. Después de la instalación del perno, la tarea principal es monitorear el cambio en la magnitud de la carga de perno axial en tiempo real en diferentes etapas de servicio minero. El monitoreo de la carga de perno axial puede evaluar si el soporte de pernos está o no en buenas condiciones de trabajo.

4. Prueba no destructiva de la carga de pernos de anclaje y predicción sobre la estabilidad de la roca que rodea la carretera

Las carreteras en los distritos mineros de carbón, desde el desarrollo hasta el abandono, pasarán por tres etapas de servicio de acuerdo con los diferentes métodos mineros, es decir, la etapa de apoyo inicial, la etapa previa a la minería y la etapa de perturbación minera. A través del análisis sobre los resultados existentes de la evolución de la carga de pernos en carreteras profundas y muchos resultados de pruebas in situ , las características de estado de trabajo de los pernos en las carreteras de los distritos mineros en diferentes etapas de servicio minero se muestran en la Fig.2 .

En términos generales, se ejerce un par relativamente grande de apriete (generalmente 200–400 nm) en la cabeza del perno para que el perno recién instalado pueda proporcionar una gran tensión (generalmente 20-50 kN) en el tiempo después de que se cava la carretera. Según las investigaciones de campo, la carga de rendimiento ( PS ) de la mayoría de los pernos en carreteras profundas está diseñada para ser de aproximadamente 150 kN. Esto indica que la pre-tensión de los pernos recién instalados en las carreteras profundas es mejor establecer como el 30% de la carga de rendimiento para que los pernos puedan soportar más activamente en el tiempo.

Dentro de los 3-5 días posteriores a la instalación de pernos o 25 m de excavación de la carretera, la roca circundante se contrae rápidamente, lo que provoca un fuerte aumento en la carga de pernos axiales. Durante esta etapa, la carga de perno axial aumenta rápidamente a 50-70 kN, un aumento de aproximadamente 20-30 kN.

Cuando la carretera se cava más de 25 m, la contracción de la roca circundante tiende a ser estable con ligeros ajustes. En esta etapa, que también se llama la etapa previa a la minería, la tasa de deformación es mucho más baja que la de la etapa de soporte inicial. La carga de perno axial fluctúa pero exhibe una tendencia creciente general. La carga del perno axial finalmente permanece en aproximadamente el 50% de su carga de rendimiento ( PS ). Cuando la carretera se cava más de 50 m, la deformación de rocas circundante es casi inmune a la influencia de la excavación.

Durante la etapa minera, las tensiones se acumulan en la roca circundante de la cara de trabajo. La presión de abono aparece frente a la cara de trabajo, y el rango de influencia minera es de aproximadamente 20-30 m. En la zona de influencia minera, la carga del perno axial aumenta a aproximadamente 80-120 kN, a saber, dentro del 80% de la carga de rendimiento. Pero en el caso de condiciones geológicas complejas, también aparecen casos raros donde la carga de perno axial alcanza o incluso excede la carga de rendimiento, lo que conduce a la división de la bandeja de pernos o la fractura por perno. Cuando la presión del pilar causada por la minería aumenta, o incluso excede la capacidad máxima de carga de la roca circundante muy adyacente a la cara de trabajo, el carbón y la roca falla y luego libera la presión. La carga del perno axial a su vez aumenta a su valor máximo y luego disminuye. El cambio en la carga de perno axial está determinado por la presión del pilar delantero y se puede detectar una gran correlación entre ellos. Las zonas lejos de la cara de trabajo están menos influenciadas por la minería y la deformación de la roca circundante en las zonas a extraer permanece relativamente estable.

En resumen, existe una buena correspondencia entre la carga de pernos axiales en tiempo real y todo el proceso de deformación, falla y destrucción de carreteras en los distritos mineros. Los resultados de monitoreo de la carga de pernos axiales en tiempo real se pueden usar para evaluar y juzgar la estabilidad de la roca circundante. Algunos casos de proyectos se examinan en la siguiente sección para demostrar los índices previos a la advertencia de la carga de pernos axiales e ilustrar la tecnología previa a la advertencia de la estabilidad de la roca circundante.

4.1. Previa a la advertencia de la estabilidad de la roca circundante en la etapa de soporte inicial

De acuerdo con las reglas de cambio de la carga de pernos axiales en diferentes etapas de servicio en la Fig . Mientras tanto, es de gran beneficio ajustar rápidamente los parámetros de soporte o incluso el esquema de soporte y solucionar los posibles riesgos de seguridad en el soporte de pernos. Por lo tanto, es necesario detectar y evaluar la variación previa a la tensión y la carga axial de los pernos en la etapa de soporte inicial. A continuación, se presentan tres casos de proyectos típicos para demostrar las características de variación de las cargas de pernos axiales en la etapa de soporte inicial. Un caso representa la pre-tensión insuficiente del perno, otro muestra una fuerza de anclaje inicial demasiado grande y el tercero exhibe un rápido crecimiento de las cargas de pernos axiales en la etapa de soporte inicial. Mediante el análisis de estos proyectos, se propone el índice de prevenir previa a las cargas de pernos axiales en la etapa de soporte inicial.