Teste de qualidade do suporte parafusos em estradas profundas de distritos de mineração

3. Técnicas e equipamentos de teste não destrutivos para a qualidade do suporte para o parafusos

Em consideração do padrão da indústria do carvão na China: `Bolt Suport SpecialCações técnicas` (MT/T 1104-2009) , a análise das características dos parafusos pré-tensionados e ancorados e os problemas da qualidade do suporte do parafuso in situ indica que os parâmetros de detecção da qualidade de suporte para parafusos únicos incluem dois aspectos principais. Um é o comprimento completo e o comprimento da ancoragem dos parafusos; O outro é a carga axial em tempo real dos parafusos . Para um parafuso recém-instalado, os parâmetros a serem detectados são o comprimento completo e o comprimento da ancoragem, porque determinam o horizonte de suporte e a estabilidade da estrutura de suporte do parafuso. Simultaneamente, a pré-tensão do parafuso é examinada para determinar se atende aos valores projetados. Após a instalação do parafuso, a tarefa principal é monitorar a alteração na magnitude da carga do parafuso axial em tempo real em diferentes estágios de serviço de mineração. O monitoramento da carga do parafuso axial pode avaliar se o suporte para o parafuso está ou não em boas condições de trabalho.

4. Teste não destrutivo da carga e previsão do parafuso de âncora sobre a estabilidade da estrada ao redor da rocha

As estradas nos distritos de mineração de carvão, do desenvolvimento ao abandono, passarão por três etapas de serviço de acordo com diferentes métodos de mineração, ou seja, estágio de suporte inicial, estágio de pré-mineração e estágio de distúrbio de mineração. Através da análise sobre os resultados existentes da evolução da carga do parafuso em estradas profundas e muitos resultados de testes in situ , as características do status de trabalho dos parafusos nas estradas dos distritos de mineração em diferentes estágios de serviço de mineração são mostrados na Fig.2 .

De um modo geral, um torque de aperto comparativamente grande (geralmente de 200 a 400 nm) é exercido na cabeça do parafuso para que o parafuso recém-instalado possa fornecer uma grande pré-tensão (geralmente 20 a 50 kN) no tempo após a estrada. De acordo com pesquisas de campo, a carga de rendimento ( PS ) da maioria dos parafusos em estradas profundas foi projetada para ser de cerca de 150 kN. Isso indica que a pré-tensão dos parafusos recém-instalados em estradas profundas é melhor definir como 30% da carga de rendimento, para que os parafusos possam suportar mais ativamente o tempo.

Dentro de 3 a 5 dias após a instalação de parafusos ou 25 m de escavação na estrada, os contratos rochosos circundantes para dentro rapidamente, causando um aumento acentuado na carga de parafuso axial. Durante esse estágio, a carga do parafuso axial aumenta rapidamente para 50 a 70 kN, um aumento de aproximadamente 20 a 30 kN.

Quando a estrada é escavada mais de 25 m, a contração da rocha circundante tende a ser estável com pequenos ajustes. Nesse estágio, que também é chamado de estágio de pré-mineração, a taxa de deformação é muito menor do que a do estágio de suporte inicial. A carga do parafuso axial flutua, mas exibe uma tendência geral crescente. A carga do parafuso axial finalmente permanece em cerca de 50% de sua carga de rendimento ( PS ). Quando a estrada é escavada mais de 50 m, a deformação rochosa circundante é quase imune à influência da escavação.

Durante o estágio de mineração, as tensões se acumulam na rocha circundante da face de trabalho. A pressão do abutamento aparece em frente à face de trabalho e a faixa de influência da mineração é de cerca de 20 a 30 m. Na zona de influência da mineração, a carga do parafuso axial aumenta para cerca de 80 a 120 kN, a saber, a 80% da carga de rendimento. Mas, no caso de condições geológicas complexas, os casos raros também aparecem onde a carga do parafuso axial atinge ou mesmo excede a carga de rendimento, o que leva à divisão da bandeja do parafuso ou à fratura do parafuso. Quando a pressão do pilar causada pela mineração aumenta, ou mesmo excede a capacidade máxima de rolamento de rocha circundante, intimamente adjacente à face de trabalho, o carvão e a rocha falham e depois libera a pressão. A carga do parafuso axial, por sua vez, aumenta em seu valor máximo e depois diminui. A mudança na carga do parafuso axial é determinada pela pressão do pilar frontal e uma grande correlação pode ser detectada entre eles. As zonas distantes da face de trabalho são menos influenciadas pela mineração e a deformação da rocha circundante nas zonas a serem extraídas permanece relativamente estável.

Em resumo, existe uma boa correspondência entre a carga de parafuso axial em tempo real e todo o processo de deformação, falha e destruição de estradas nos distritos de mineração. Os resultados de monitoramento da carga de parafuso axial em tempo real podem ser usados ​​para avaliar e julgar a estabilidade da rocha circundante. Alguns casos de projeto são examinados na seção a seguir para demonstrar os índices de pré-aviso de carga de parafuso axial e ilustrar a tecnologia pré-aviso da estabilidade rochosa circundante.

4.1. Pré-aviso da estabilidade do rock circundante no estágio de suporte inicial

De acordo com as regras de mudança de carga do parafuso axial em diferentes estágios de serviço na Fig.2 , a detecção da carga de parafuso axial no estágio de suporte inicial pode fornecer uma boa referência para a avaliação da força de suporte da estrada; Enquanto isso, é de grande benefício ajustar imediatamente os parâmetros de suporte ou mesmo o esquema de suporte e solucionar problemas dos riscos de segurança no suporte para o parafusos. Portanto, é necessário detectar e avaliar a variação de pré-tensão e carga axial dos parafusos no estágio de suporte inicial. A seguir, três casos de projeto típicos são apresentados para demonstrar as características de variação das cargas de parafusos axiais no estágio de suporte inicial. Um caso representa uma pré-tensão parafuso insuficiente, outro mostra força inicial de ancoragem inicial demais e a terceira exibe um rápido crescimento de cargas de parafusos axiais no estágio de suporte inicial. Através da análise desses projetos, é proposto o índice de pré-aviso para cargas de parafusos axiais no estágio de suporte inicial.