超聲檢測技術(shù)在回采矩形巷道中的應(yīng)用

3網(wǎng)錨桿、樹脂藥卷和盤錨桿設(shè)置基于松動圈測試結(jié)果，采用動態(tài)跟蹤理論和工程類比，優(yōu)化設(shè)計了道路支護(hù)參數(shù)?？紤]到回采道圍巖的破碎化，最終確定采用聯(lián)合錨網(wǎng)保護(hù)。圖2顯示了錨桿布局的形狀。并確定相關(guān)支護(hù)參數(shù)如下:(1)頂部鋪設(shè)50×50的鐵絲(8#)網(wǎng),幫部鋪設(shè)60×60的鐵絲(8#)網(wǎng);(2)頂部錨桿采用?20×2200mm全螺紋金屬錨桿,頂每排7根錨桿,幫部錨桿采用Φ18×1800mm圓鋼錨桿,幫每排3錨桿;(3)樹脂錨固劑采用?23mm×L280mm樹脂藥卷,頂錨桿每孔3塊樹脂藥卷,幫錨桿每孔2卷,配套使用孔徑分別為22mm、20mm托盤選用120mm×120mm×8mm的方形鋼板托盤;(4)采用傳統(tǒng)的高強(qiáng)度低松弛預(yù)應(yīng)力錨索,直徑為Φ15.24mm,每隔2400mm以巷道中線為對稱軸,垂直巷道頂板施工2根6500mm長錨索,間距2000mm,每孔采用3塊CK2340超快樹脂藥卷和3塊Z2388中速樹脂藥卷。4巷道圍巖變形規(guī)律按照設(shè)計的支護(hù)參數(shù),現(xiàn)場巷道施工后,及時對200m支護(hù)段的回采巷道進(jìn)行了重點變形觀測,由觀測結(jié)果可知:巷道頂?shù)滓平孔畲鬄?08mm,最大移近速度為18mm/d,兩幫最終移近量為65mm,巷道在前25d內(nèi)變形劇烈,此期間的變形量分別占總變形量的65%和55%左右,以后逐漸進(jìn)入穩(wěn)定變形階段,當(dāng)巷道變形持續(xù)70d后,最終巷道的速度基本在0.05mm/d以內(nèi),此時的巷道已完全進(jìn)入穩(wěn)定期。5巷道支護(hù)參數(shù)的確定(1)通過松動圈的測試得知:榆家梁礦44301工作面回采巷道的松動圈在1.0～1.8m,為巷道支護(hù)參數(shù)的確定提供了可靠依據(jù)。(2)圍巖松動圈的測試結(jié)果是運用圍巖松動圈支護(hù)理論提出支護(hù)設(shè)計參數(shù)的依據(jù)。故,要合理布置測孔,運用先進(jìn)的測試技術(shù),以求取得與實際相符的測試結(jié)果。(3)圍巖松動支護(hù)理論已經(jīng)成功的在巷道支護(hù)設(shè)計中得到了應(yīng)用,并取得了較理想的支護(hù)效果。0巷道滑動圈理論巷道圍巖是一種復(fù)雜的天然地質(zhì)體,力學(xué)特性復(fù)雜多樣。目前眾多的巷道支護(hù)理論都是在一定的假設(shè)條件下提出的,有一定的局限性,松動圈理論是在實測的基礎(chǔ)上,客觀的提出巷道圍巖的破壞深度,反映現(xiàn)場實際。巷道圍巖松動圈理論是指導(dǎo)巷道支護(hù)設(shè)計的重要理論之一,在煤礦的生產(chǎn)過程中得到了廣泛應(yīng)用。對于沒有支護(hù)經(jīng)驗的地區(qū),更是有必要進(jìn)行松動圈的研究,以便指導(dǎo)巷道的支護(hù)設(shè)計,文中通過對榆礦榆家梁礦4-3煤回采巷道圍巖松動圈分布規(guī)律的實測研究,揭示圍巖松動的分布規(guī)律,為巷道支護(hù)參數(shù)的設(shè)計提供了依據(jù)。1主客觀煤質(zhì)分析榆家梁礦44301工作面回采順槽巷道屬煤層巷道,巷道頂?shù)装?、兩幫煤層松?支護(hù)難度大。巷道斷面按照矩形設(shè)計,寬5m,高2.2m,巷道巖煤層底板掘進(jìn),煤層厚度6.5m,煤層上部屬于亮煤,f=1.4,煤層下部屬于褐煤,f=1.1,煤層的直接頂為粉沙巖與砂質(zhì)泥巖,平均厚度為2.0m,老頂為砂質(zhì)頁巖,平均厚度為1.8m,煤層直接底部為砂質(zhì)泥巖,平均厚度為0.2m,以下為砂質(zhì)頁巖,厚度為1.2,煤層中含有夾矸2層,平均厚度為0.24m。受上層4-2煤層的采動影響,以及平頂矩形巷道斷面偏大和底板巖石強(qiáng)度較低以及遇水軟化(泥化)的總體情況,決定了榆礦4-3煤層回采巷道總體上屬于較難維護(hù)巷道。根據(jù)現(xiàn)場情況,決定采用圍巖松動圈支護(hù)理論來指導(dǎo)現(xiàn)場支護(hù)設(shè)計。2松動圈測試2.1超聲波探測儀測試巷道斷面如圖1所示,在榆家梁礦44301工作面回采巷道進(jìn)行圍巖松動圈測試,測試地點選擇在回風(fēng)巷道內(nèi),采用巷道圍巖(巷幫和頂板)打鉆孔的手段,應(yīng)用超聲波測試儀完成實測工作。受儀器探頭測桿的尺寸限制,鉆孔的測試深度最大只能3.2m。巷道I、II斷面的鉆孔布置相同,參見圖1。1#、7#鉆孔為幫孔,2#、6#為拐角處45°斜孔,3#、4#和5#為頂板垂直孔,深度均為3.2m。2.2巷道圍巖滑動圈分布特點對回采巷道圍巖松動圈的超聲波測試數(shù)據(jù),分析可以得出如下結(jié)論:(1)巷道斷面1#、7#鉆孔的超聲波分布特征表明,巷幫0.6～0.8m以內(nèi)圍巖松動明顯,距巷幫0.8～1.0m巷幫松動減弱,大于1.0～1.2m深度煤體即為原始煤體區(qū)域。綜合1#和7#鉆孔的松動圈測試分析結(jié)果,巷道巷幫的松動范圍為1.0m左右。(2)巷道斷面拐角處45°的2#和6#斜鉆孔,測試所得的超聲波波速分布特點有所不同,究其原因是2#斜孔位于實體煤側(cè),6#鉆孔位于巷道煤柱側(cè)并且受到首采工作面的采動壓力影響。2#鉆孔煤巖體松動微弱,松動圈范圍大約只有0.4m;6#鉆孔松動范圍為1.6m,大于該深度(1.6m)巷道圍巖沒有松動現(xiàn)象。將兩個斜孔的實測數(shù)據(jù)結(jié)果簡單平均,可知巷道拐角處圍巖松動范圍為1.0m。(3)回采巷道的圍巖松動圈表現(xiàn)為不對稱的發(fā)育特征,靠近實體煤側(cè)巷道頂板的圍巖松動程度弱,靠近護(hù)巷煤柱或工作面開采側(cè)的頂板圍巖離層松動嚴(yán)重;從靠近實體煤側(cè)的3#鉆孔到巷道中線的4#鉆孔,再到煤柱側(cè)的5#鉆孔,頂板松動的起始高度呈現(xiàn)不斷降低的規(guī)律,其值分別為0.4m,0m和0m;巷道中部和靠近煤柱側(cè)的頂板圍巖松動范圍呈現(xiàn)不斷增大的規(guī)律,即愈靠近煤柱側(cè)巷道頂板的松動范圍越高。巷道圍巖松動圈的這種分布特點完全是由工作面開采所引起的巷道圍巖應(yīng)力(載荷)特征所決定的。綜上所述,通過對回采巷道斷面圍巖松動的實