锚杆支护智能化无损检测技术研究与应用|锚杆无损检测方法
验证应用锚杆支护无损检测技术进行锚杆锚固参数无损检测可行性和检测结准确率项目工程应用选择潞安环能股份公司王庄煤矿实施。
通与现场技术人员协商选择已受采动影响、巷顶煤体酥软50风巷进行锚杆锚固参数无损检测。
检测不仅对刚施工顶锚杆、锚杆、锚进行动测而且对已施工3月以上顶锚杆、锚杆、锚进行测动检测锚杆、锚锚固参数变化情况。
巷道工程概况 工程地质条件项目现场检测巷道50风巷沿煤层底板施工巷道设计总长约56米巷道地表相对位置常村疗养院南侧。
50风巷位5盘区沿东西方向布置北侧506工作面南 断层及保护煤柱东接5皮带、5轨道巷西临井田边界。
受506工作面回采影响该巷顶煤体酥软。
该工作面所掘煤层沁水煤田3# 煤赋存二叠系山西组下部地层属陆相湖泊型沉积煤层厚稳定平厚675 普氏硬—3煤层倾角般—5容重353 含加矸0—层。
3# 煤层直接顶粉砂岩厚69—39米平厚36米普氏硬3—8其上覆老顶砂岩及细砂岩厚9—3米平厚50米普氏硬3—8。
巷道支护设计50风巷采用全锚支护方式支护断面030米矩形断面。
、顶板支护每排采用0L00高强螺纹钢锚杆5根距900排距800树脂药卷锚杆每根锚杆采用双速360、Z360各支锚固长00铺设金属和圆钢焊制长3700钢筋梯子梁。
锚加强支护每隔布置两根5孔径预应力锚锚孔深80锚长83,每根锚采用树脂药卷双速360支Z360二支锚固长每根锚采用块00长8#槽槽钢块规格00008钢板锁具套。
、两支护支护采用0L000 高强螺纹钢锚杆根距梁头往下300、800、800、800、300排距800树脂药卷加长锚固每根锚杆采用K335、Z360各支锚固长000；外支护采用0L000 高强螺纹钢锚杆5根距梁头往下00、650、650、650、650、00排距800树脂药卷加长锚固每根锚杆采用K335、Z360各支锚固长000；两铺设金属和圆钢焊制长800钢筋梯子梁。
（3）锚杆排距误差±50。
锚距误差±50。
（）锚杆外露长螺母以外0且50。
（6）锚杆安装扭矩不50·。
（7）锚杆角顶角锚杆角不0上锚杆角不0其余锚杆角不超设计±3。
（8）巷道超高300两各补打根锚杆；巷道超宽300顶板补打根顶锚杆（与改位置顶锚杆排）补打锚杆位置与距离、锚杆角和原设计相并用钢筋梯子梁与排其它锚杆相连。
表 巷道支护参数表 杆体锚垫紧固装置锚固力锚固剂片钢筋梯子梁丝材质规格材质规格材质规格型支孔材质规格材质规格顶板支护螺纹钢锚杆0L00钢板000003圆钢B型快速安装器00K双速360格型金属000000圆钢7037006#铅丝Z360两支护高强螺纹钢锚杆0L000 70KK335000300070800Z360 检测方法了实现对锚杆锚固系统锚固长、锚固位置、预应力以及锚固力进行 无损动力测试建立如图所示检测系统。
其主要工作原理是用力锤或超磁激振器敲击锚杆、锚外露端正面使锚杆、锚产生微纵向振动由安装传感器连接装置上加速传感器采集锚杆、锚微振动加速加速传感器采集到加速信导线传输到K型锚杆无损检测仪上锚杆无损检测仪将该加速信换成数信并存储通分析软件分析计算锚固长、锚固位置、预应力以及锚固力。
①预应力计算首先打开分析软件调出所测锚杆波形选择波形两条相似波形任条波形取波形入射波波峰值与反相反射波波峰值；计算反相反射波波峰值与入射波波峰值比值。
由式（）计算预应力。
77η+67 （）②锚固极限力计算打开分析软件调出任锚杆波形选择波形两条相似波形任条波形取波形入射波与反相反射波传播以及反相反射波与相反射波传播。
先由入射波与反相反射波差乘以575（锚杆杆体纵波波速）得锚固段长将锚杆长减锚固段长就得锚固段长；然由倍锚固段长除以锚固开始反相反射波与锚固结束相反射波传播得锚固段纵波波速；由式（）计算锚杆（或锚）锚固极限力。
锚固极限力 （）式 端锚固长； 锚杆长； 锚固体纵波波速； 动静对比系数由动力测试和拉拔试验确定； 杆体密； 树脂密； 树脂泊松比； —杆体树脂锚固体直径； —杆体直径； —锚杆工作荷。
3 现场检测数据处理与分析3 锚固位置、锚固长检测了对潞安王庄矿锚梯、锚合支护进行支护质量评价项目随机抽取50风巷近施工顶锚杆、锚杆和锚进行无损动力检测其动力检测波形如图3、、5、6、7、8、9、0、、、3、、5、6、7、8、9、0、、、3、、5、6、7所示；又对施工3月以上顶锚杆、锚杆和锚进行了无损动力检测其动力检测波形如图8、9、30、3、3、33、3、35、36、37、38、39、0、、、3、、5所示。
（）近施工锚杆、锚表 近施工锚杆、锚长参数表编895056663636370锚杆（）长 0 0 0 0 0 锚固位置06 065 09 6 00 03 0 08 07 07 锚固长3 35 6 6 0 37 6 090 8 089 9 9 编3395535555657585960 锚杆（）长0 0 83 83 83 83 83 83 83 83 83 83 锚固位置079 00 567 53 573 5 570 583 6 59 599 586 锚固长 00 58 33 5 3 55 3 3 33 6 39 从表可以看出顶锚杆除50、6、6锚杆锚固长较设计长短90％以外其余锚杆锚固长基上达到要；锚杆除36、0锚杆锚固长较设计长短90％以外其余锚杆锚固长基达到要；锚锚固长基达到要。
锚杆只有9锚杆锚固剂锚固端部但有5、5、55、56锚锚固剂锚固端部。
（二）施工３月锚杆、锚表3 施工3月锚杆、锚长参数表编378569锚杆（）长 锚固位置08 090 07 068 07 07 0 08 087 锚固长56 7 69 7 50 8 59 53 编75767778798069707锚杆（）长0 0 0 0 0 0 83 83 83 锚固位置097 079 0 077 076 08 65 6 595 锚固长03 090 3 6 0 30 从表3可以看出顶锚杆除3、5锚杆锚固长较设计长短90％以外其余锚杆锚固长基上达到要；锚杆除77锚杆锚固长较设计长短90％以外其余锚杆锚固长基达到要；锚锚固长基达到要。
3锚固力检测检验上述锚杆锚固力是否达到设计锚固力要我们50风巷随机施工了两根锚固长分别0米、0米左右锚杆先对这两根锚杆进行无损动力检测测得其实际锚固长和计算锚固长动测波形如图6、7所示；对这两根锚杆进行拉拔试验测得其锚固极限力具体如表。
表 动静对比锚杆长、锚固极限力参数表编锚杆长锚固位置 实际锚固长 动测锚固长实际长与动测长比值锚固极限力 K50 3 057 053 08 5000 80 08 8 03 5000 理论分析可知由锚固锚杆波速计算公式 （3）由式（3）计算锚杆直径0、孔径8由锚固体波速853；锚直径5、孔径8由锚固体波速53。
由表实际长与动测长比值可得5、8锚杆实际锚固体波速55 、5536 将5锚杆锚固体波速和实际锚固极限力代入式（）可得 07 将该 值和8锚杆实际锚固体波速代入式（）可得8锚杆锚固极限力60K误差8%0%以。
从表5可以看出顶锚杆锚固力极限93—79K锚固极限力低3 K只有5锚杆；锚杆锚固极限力8—6 K锚固极限力低00 K只有、77锚杆；锚锚固极限力75—359 K锚固极限力低0 K只有3957锚。
33轴向工作荷评价轴向工作荷主要根据入射波波峰值与反相反射波波峰值比值进行评价前面四实验室试验发现直径0锚杆轴向工作荷60K以上其反射波比值0左右从前面波形分析知新近施工锚杆8、50、5、6、63、36、、轴向工作荷可能60K；施工3月锚杆顶锚杆只有轴向工作荷可能60K以下而77、78、79、80等锚杆轴向工作荷可能60K。
按式（）计算轴向工作荷如表6显然锚杆轴向工作荷（或预应力）偏低比例较应施工采取措施提高锚杆预应力。
表5 锚杆、锚锚固力计算表编895056663636370实际锚固长 335637609808999动测锚固长 0706090935030709507030锚固极限力 K778336997575388366编3395535555657585960 实际锚固长 583353553333639 动测锚固长 09709735889586755877678 锚固极限力 K53803333650359675856870 编37856975767778实际锚固长 56769758595303093动测锚固长 375353093308903080锚固极限力 K63667939387603598编798069707。
实际锚固长 63。
动测锚固长 00 098555375。
表6 60K锚杆工作荷计算表编8950566336位置顶顶顶顶顶顶比值03706070503803807轴力K5383350503编77787980位置顶比值0860700307706轴力K33655836 结论通对50风巷顶锚杆、锚杆及锚进行锚固位置、锚固长、锚固力、轴向工作荷进行检测50风巷施工锚杆部分达到设计要但仍有少部分锚杆达到设计要如部分顶锚杆锚固长达要较别锚杆锚固力相对其它锚杆较低施工别锚杆出现锚固端部现象；较普遍现象是锚杆施工施加预应力多数较低尤其以锚杆突出；施工顶锚杆工作荷普遍60K而锚杆工作荷般较低。
以上事实表明将锚杆支护智能化无损检测技术应用煤矿锚杆支护检测与效评价是可行值得全面推广应用。