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礦用開采錨索預(yù)應(yīng)力監(jiān)測(cè)設(shè)備設(shè)計(jì)研究

文檔作者：仲建梅文檔來源：陽泉煤業(yè)集團(tuán)華越機(jī)械有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2025年09月20日
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礦用開采錨索預(yù)應(yīng)力監(jiān)測(cè)設(shè)備設(shè)計(jì)研究
仲建梅
（陽泉煤業(yè)集團(tuán)華越機(jī)械有限公司，山西陽泉045000）
摘要：錨索在煤礦巷道支護(hù)中有重要作用，傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)手段存在監(jiān)測(cè)手段單一、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)不夠準(zhǔn)確、監(jiān)測(cè)頻率低
等問題，無法滿足對(duì)錨索支護(hù)狀態(tài)的實(shí)時(shí)、全面監(jiān)測(cè)需求。對(duì)錨索預(yù)應(yīng)力失效理論進(jìn)行分析，探究疲勞失效和屈
服失效兩種情況，并搭建煤礦錨索智能監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過錨索預(yù)緊力連續(xù)智能檢測(cè)裝置實(shí)現(xiàn)了對(duì)錨索
支護(hù)作業(yè)全過程的記錄、分析、上傳，并具有數(shù)據(jù)匯總、分析、管理等功能，為煤礦巷道支護(hù)錨索的智能監(jiān)測(cè)和分
析提供可靠的技術(shù)支持。
關(guān)鍵詞：錨索；預(yù)應(yīng)力；預(yù)緊力；智能監(jiān)測(cè)
中圖分類號(hào)：TD353
0引言
隨著煤礦開采深度的增加，煤礦巷道在掘進(jìn)過程
中常常需要面臨地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、應(yīng)力變化大、煤巖體變
形破裂等一系列問題,對(duì)錨桿(索)支護(hù)材料及技術(shù)提
出了更高的要求。錨索在煤礦巷道支護(hù)中有著重要作
用，它能夠有效傳遞荷載，增加巷道的穩(wěn)定性和承載
能力。但是，錨索在長期的高應(yīng)力作用下，容易出現(xiàn)蠕
變變形、疲勞損傷等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響其支護(hù)效果和使
用，進(jìn)而威脅到煤礦巷道的安全穩(wěn)定。
傳統(tǒng)的煤礦巷道錨索支護(hù)主要依靠人工巡檢和經(jīng)
驗(yàn)判斷,存在監(jiān)測(cè)手段單一、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)不夠準(zhǔn)確、監(jiān)測(cè)
頻率低等問題，無法滿足對(duì)煤礦巷道支護(hù)狀態(tài)的實(shí)時(shí)、
全面監(jiān)測(cè)需求。此外，由于巷道施工后存在一定期限的
變形和沉降,錨索預(yù)應(yīng)力的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和智能分析也變
得尤為重要[2]。本文設(shè)計(jì)研究了一種煤礦錨索智能監(jiān)
測(cè)分析系統(tǒng)，以解決傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)手段存在的問題，實(shí)現(xiàn)對(duì)
錨索支護(hù)狀態(tài)的實(shí)時(shí)、全面監(jiān)測(cè)和分析。
1錨索失效理論分析
在煤礦巷道支護(hù)工程中，錨索作為重要的支護(hù)材
料，在復(fù)雜的工作環(huán)境下承擔(dān)著巨大的工作負(fù)荷3。常
見的錨索失效有疲勞失效和屈服失效兩種。
1.1 疲勞失效
疲勞失效是錨索在長期交變加載下由于應(yīng)力循環(huán)
42 設(shè)備管理與維修2025No3(上）
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B DOl:10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2025.03.12
引起的一種失效形式。在實(shí)際工程中，錨索常常需要承
受交變加載，比如由于巷道巖體的變形和地壓變化引
起的周期性荷載,這容易導(dǎo)致錨索發(fā)生疲勞失效。錨索
的疲勞失效是由于應(yīng)力循環(huán)引起的材料疲勞破壞。在
長期的交變加載作用下，預(yù)應(yīng)力錨索內(nèi)部會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力
集中和微小裂紋。當(dāng)這些裂紋積累達(dá)到一定長度時(shí)，就
會(huì)導(dǎo)致錨索斷裂失效。
1.2屈服失效
屈服失效是預(yù)應(yīng)力錨索在受到超過其屈服強(qiáng)度
的拉力作用下發(fā)生的一種失效形式。在實(shí)際工程中，
當(dāng)錨索所受應(yīng)力大于等于其屈服強(qiáng)度時(shí)即可判定其
失效[：
P
A
式中P- -預(yù)應(yīng)力錨索張拉力值，kN
A- -為錨索截面面積，mm²
為錨索材料屈服強(qiáng)度，MPa
預(yù)應(yīng)力錨索的屈服失效主要是由于受到的拉力超
過了其材料的屈服強(qiáng)度，導(dǎo)致錨索發(fā)生塑性變形。當(dāng)拉
力達(dá)到或超過預(yù)應(yīng)力錨索的屈服強(qiáng)度時(shí)，錨索開始出
現(xiàn)塑性變形，繼續(xù)增加拉力會(huì)導(dǎo)致錨索產(chǎn)生永久性的
塑性變形,無法恢復(fù)到原始狀態(tài)，發(fā)生屈服失效。在屈
服失效的情況下，錨索仍然可以承載一定的拉力，但已
(1)
設(shè)計(jì)研究
經(jīng)無法恢復(fù)到原始的彈性狀態(tài)，因此無法承載設(shè)計(jì)要
求的荷載，這就意味著錨索在工程上已經(jīng)失效。
屈服失效對(duì)預(yù)應(yīng)力錨索的支護(hù)能力和安全性造
成了嚴(yán)重的影響。付玉凱[5]等對(duì)常見類型的錨索進(jìn)
行了檢驗(yàn)，整理了不同錨索的力學(xué)性能,測(cè)試結(jié)果如
表1所示。
表1不同類型錨索力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果
公稱最大抗拉型號(hào)直徑/mm 拉力/kN強(qiáng)度/MPa引強(qiáng)度/MPa總延伸率/%
21.6 530
1x7股錨索21.6
21.6
21.8
1x19股錨索21.8
21.8
21.8
高延伸率21.8
錨索
21.8
1.3失效的預(yù)防與處理
為了有效預(yù)防和控制錨索的疲勞失效和屈服失
效，需要采取相應(yīng)的措施。對(duì)于疲勞失效，需要對(duì)預(yù)應(yīng)
力錨索的受力狀態(tài)和加載歷史進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)測(cè)，以便及
時(shí)發(fā)現(xiàn)可能導(dǎo)致疲勞失效的問題。對(duì)于屈服失效，需要
對(duì)預(yù)應(yīng)力錨索的受力狀態(tài)進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)測(cè)，以便及時(shí)發(fā)
現(xiàn)錨索受力超過屈服強(qiáng)度的情況。
當(dāng)然，還需要合理設(shè)計(jì)和選擇預(yù)應(yīng)力錨索，確保其
在實(shí)際工程中能夠承受長期的交變加載。此外，還需要
加強(qiáng)對(duì)預(yù)應(yīng)力錨索的定期檢測(cè)和維護(hù)工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)
和處理可能導(dǎo)致疲勞失效的裂紋和缺陷，以及可能導(dǎo)
致屈服失效的問題，延長其使用壽命，確保其能夠安全
可靠地發(fā)揮支護(hù)作用回。
2煤礦錨索智能監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)
為解決傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)手段存在的問題，提高錨索支護(hù)
的質(zhì)量和安全性，本文設(shè)計(jì)了煤礦錨索智能監(jiān)測(cè)分析
系統(tǒng)。該系統(tǒng)基于先進(jìn)的傳感器技術(shù)和數(shù)據(jù)分析軟件，
旨在實(shí)現(xiàn)對(duì)煤礦巷道支護(hù)錨索的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)記錄、
分析和預(yù)測(cè)，為煤礦巷道支護(hù)錨索的施工、運(yùn)行和維護(hù)
提供全面的技術(shù)支持，其系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。
系統(tǒng)通過在煤礦井下巷道、室等不同的重點(diǎn)區(qū)
域設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)。監(jiān)測(cè)點(diǎn)內(nèi)設(shè)置有測(cè)定錨桿預(yù)緊軸向張
設(shè)計(jì)研究
監(jiān)測(cè)中心 寬帶網(wǎng)絡(luò)
遠(yuǎn)程訪問
通信前置機(jī)
模塊數(shù)據(jù)傳輸
人機(jī)交互界面
錨索預(yù)緊力
數(shù)據(jù)處理、分析智能檢測(cè)記錄
分析系統(tǒng)
Internet公網(wǎng)訪問
通信前置機(jī)屈服最大拉力
1860 1600
532 1860
528 1860
560 1810
566 1820
554 1800
560 1790
562 1800
561 1790
預(yù)應(yīng)力錨索
數(shù)據(jù)異常分析
預(yù)應(yīng)力錨索
數(shù)據(jù)異常分析
模塊數(shù)據(jù)傳輸
T
3.6 監(jiān)測(cè)點(diǎn)1
1600 3.5
1620 3.7
1570 5.0
1560 5.1
1560 5.0
1550 8.2
1550 8.0
1560 8.1
監(jiān)測(cè)點(diǎn)2
局域網(wǎng)局域網(wǎng)
數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集
錨索預(yù)緊力錨索預(yù)緊力
連續(xù)智能檢測(cè)連續(xù)智能檢測(cè)
裝置1 裝置2
圖1煤礦錨索智能監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)
力的智能檢測(cè)裝置，可以對(duì)錨桿作業(yè)的全過程進(jìn)行記
錄、分析、上傳，使每班、每排、每根錨桿支護(hù)工程質(zhì)量
都具有可回溯性。此外，錨索預(yù)緊力連續(xù)智能檢測(cè)裝置
與預(yù)緊泵高壓液體并聯(lián)。當(dāng)錨索預(yù)緊時(shí),可以通過數(shù)字
顯示器顯示實(shí)時(shí)預(yù)緊力，并具有預(yù)警提示功能。除預(yù)緊
力之外，智能檢測(cè)裝置記錄的信息還包括順序標(biāo)號(hào)、
日期、時(shí)間、施工地點(diǎn)、施工人員、錨桿及鋼帶編號(hào)，并
可根據(jù)實(shí)際需要現(xiàn)場(chǎng)更改或增加其他內(nèi)容。
監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通過局域網(wǎng)將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)匯總至監(jiān)測(cè)點(diǎn)
內(nèi)，再上傳至錨索預(yù)緊力智能檢測(cè)記錄分析系統(tǒng)，以實(shí)
現(xiàn)數(shù)據(jù)的集中管理和綜合分析。該數(shù)據(jù)分析軟件是系
統(tǒng)專用軟件，采用B/S結(jié)構(gòu)，由系統(tǒng)管理員負(fù)責(zé)管理，
其他工作人員經(jīng)授權(quán)后可通過局域網(wǎng)訪問服務(wù)器，并
進(jìn)行權(quán)利范圍內(nèi)的操作。
該架構(gòu)保證了數(shù)據(jù)的完整性、安全性和可靠性,同
時(shí)實(shí)現(xiàn)了對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的集中管理和綜合分析，為煤礦
錨索的智能監(jiān)測(cè)和分析提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支持。
3結(jié)束語
隨著煤礦工程的不斷發(fā)展和現(xiàn)代化技術(shù)的應(yīng)用，
煤礦巷道支護(hù)錨索作為煤礦安全生產(chǎn)的重要組成部
分,其質(zhì)量和安全性直接關(guān)系到煤礦生產(chǎn)的順利進(jìn)行
和職工的生命安全。傳統(tǒng)巷道支護(hù)錨索監(jiān)測(cè)手段存在
監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)不夠全面、實(shí)時(shí)性差、數(shù)據(jù)分析能力低等問
設(shè)備管理與維修2025No3(上） 43
監(jiān)測(cè)點(diǎn)n
局域網(wǎng)
數(shù)據(jù)采集
錨索預(yù)緊力
連續(xù)智能檢測(cè)
裝置
1000MW火電機(jī)組工業(yè)水補(bǔ)水系統(tǒng)應(yīng)用研究
張彬，李俊朋，張?zhí)硎?
（國能四川天明發(fā)電有限公司，四川江油由621700)
摘要：提出一套適用于火電廠的工業(yè)水補(bǔ)水系統(tǒng)，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電廠工業(yè)水和循環(huán)水的互聯(lián)循環(huán)利用，減少了電
廠工業(yè)水和循環(huán)水的外排量和冷卻塔補(bǔ)水量。該系統(tǒng)在某火電廠1000MW機(jī)組的應(yīng)用，驗(yàn)證了工業(yè)水補(bǔ)水系統(tǒng)
的可行性，該系統(tǒng)既提高工業(yè)水系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，也達(dá)到節(jié)能減排的目的，為電廠節(jié)水措施提供了新思路。
關(guān)鍵詞：節(jié)水；工業(yè)水補(bǔ)水系統(tǒng)；循環(huán)水系統(tǒng)；互聯(lián)
中圖分類號(hào)：TM621;TK229.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B DOl:10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2025.03.13
0引言
火力發(fā)電廠（簡稱火電廠）作為用水大戶，機(jī)組以
水為工質(zhì)，水在系統(tǒng)中流動(dòng)，必然存在著用水、排水、廢
水的回收處理和再利用等過程。其中循環(huán)水系統(tǒng)、工業(yè)
水系統(tǒng)是電廠中兩個(gè)主要的水系統(tǒng)，是維持火電廠正
常運(yùn)行不可或缺的冷卻系統(tǒng)。循環(huán)水系統(tǒng)在各種運(yùn)行
條件下連續(xù)供給凝汽器冷卻水和主廠房輔機(jī)冷卻水系
統(tǒng)用水。工業(yè)水系統(tǒng)作為公用系統(tǒng)，主要為除灰空壓機(jī)
房、灰?guī)鞖饣L(fēng)機(jī)房、脫硫裝置、燃油泵房及循環(huán)水泵
電機(jī)等設(shè)備提供冷卻或沖洗用水。
火電廠循環(huán)水系統(tǒng)在正常運(yùn)行中由于冷卻塔的蒸
發(fā)、風(fēng)吹及排污等存在損耗，損失的水量主要由補(bǔ)給水
系統(tǒng)以及回收的工業(yè)水補(bǔ)給。工業(yè)水系統(tǒng)通常設(shè)置3臺(tái)
工業(yè)水泵，工業(yè)水由水泵輸送至工業(yè)水母管后再分別
進(jìn)入需冷卻設(shè)備，回水排放至循環(huán)水泵前池，作循環(huán)水
系統(tǒng)補(bǔ)水。
在電廠機(jī)組運(yùn)行期間，兩臺(tái)工業(yè)水泵同時(shí)運(yùn)行時(shí)，
工業(yè)回水全部排到循環(huán)水泵前池，此回水量超過冷卻
塔的水汽損失量，尤其在春冬季節(jié)冷卻塔蒸發(fā)和風(fēng)吹損
失水量明顯減少時(shí)，多余的回水使得冷卻塔水池水位
升高溢流外排，且夾帶投人循環(huán)水中的阻垢劑、殺菌劑
等藥品自冷卻塔溢流口處流失，影響循環(huán)水加藥效果。
在電廠機(jī)組停運(yùn)期間,因電廠部分設(shè)備冷卻用水
需求，工業(yè)水系統(tǒng)無法停運(yùn)，而工業(yè)水回水持續(xù)流入循
環(huán)水泵前池，會(huì)導(dǎo)致電廠停備機(jī)組的冷卻塔水池水位
升高溢流外排。此外每年火電機(jī)組開展冷卻塔填料更
題，難以滿足煤礦巷道支護(hù)錨索監(jiān)測(cè)的需求。本文深入
分析錨索疲勞失效和屈服失效原因，提出預(yù)防和控制
手段，并設(shè)計(jì)了煤礦錨索智能監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)。該系統(tǒng)通
過設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)和錨索預(yù)緊力連續(xù)智能檢測(cè)裝置，實(shí)現(xiàn)
了對(duì)錨索支護(hù)作業(yè)全過程的記錄、分析、上傳，并具備
數(shù)據(jù)的匯總、分析、管理等功能，為煤礦巷道支護(hù)錨索
的智能監(jiān)測(cè)、分析提供了可靠的技術(shù)支持。
參考文獻(xiàn)
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【編輯 張韻]

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