矿山工程施工检测中巷道支护质量的施工检测技术分析

巷道支护是矿山工程施工安全的核心保障，其质量直接关系到矿井生产的连续性与作业人员的生命安全。然而，受围岩条件复杂、施工工艺波动等因素影响，支护结构易出现锚固不牢、强度不足、变形超限等问题。因此，通过科学的施工检测技术精准评估巷道支护质量，成为及时发现隐患、优化支护方案的关键环节。本文结合矿山工程实际，系统分析巷道支护质量检测中的核心技术与应用细节，为现场检测工作提供实操参考。

巷道支护质量检测的核心指标体系

巷道支护质量的检测需围绕“结构安全”与“功能有效”两大目标，明确核心检测指标。首先是锚杆（索）的锚固质量，包括锚固力、锚固长度及锚固密实度，这是锚杆（索）发挥抗拉作用的基础；其次是喷射混凝土的性能指标，涵盖抗压强度、厚度与密实度，直接影响其抗冲击与防渗能力；再者是钢支架的安装与力学性能，如支架间距、垂直度、材质力学强度；最后是围岩与支护结构的相互作用指标，包括围岩压力、支护结构内力及围岩变形量，反映支护系统的长期稳定性。

这些指标并非孤立存在——例如，锚杆锚固力不足可能导致喷射混凝土层受拉开裂，而围岩压力过大则会加剧钢支架的变形。因此，检测工作需建立“指标关联分析”思维，避免单一指标判断的局限性。

指标的确定需结合工程设计要求与规范标准，如《煤矿井巷工程质量验收规范》（GB 50213-2010）规定，锚杆锚固力不应低于设计值的90%，喷射混凝土厚度不应小于设计值的90%且最小厚度不小于50mm。现场检测前需明确各指标的合格阈值，确保检测结果的可判定性。

锚杆（索）锚固质量的检测技术

锚杆（索）是巷道支护的“筋骨”，其锚固质量检测以“拉拔试验”与“声波反射法”为核心。拉拔试验是评估锚固力的直接方法：试验前需选择代表性锚杆（通常每30-50根选1根，且每工作面不少于3根），使用锚杆拉拔仪固定锚杆尾部，缓慢施加拉力至锚杆达到屈服强度或拔出，记录最大拉力值。若拉力未达到设计值的90%，需扩大检测范围并分析原因——可能是锚固剂失效、钻孔直径过大或围岩松软。

声波反射法则用于检测锚固长度与密实度。其原理是向锚杆杆体发射高频声波，声波在杆体与锚固介质界面会产生反射：若锚固密实，声波沿杆体连续传播，反射波弱；若存在空洞或砂浆不饱满，反射波会提前且振幅增大。检测时需将声波发射探头贴紧锚杆顶端，接收探头同步接收反射信号，通过波形分析软件识别锚固缺陷位置（如距顶端1.2m处出现强反射波，说明此处锚固不密实）。

需注意的是，声波反射法受锚杆材质（如螺纹钢表面的螺纹会干扰声波传播）与现场电磁干扰影响，检测前需清理锚杆顶端油污并远离大型电气设备，确保信号清晰。

喷射混凝土支护质量的检测技术

喷射混凝土是巷道支护的“皮肤”，其质量检测聚焦“强度、厚度、密实度”三大维度。抗压强度检测常用“钻芯法”与“回弹法”：钻芯法通过钻芯机从喷射混凝土层取直径100mm、高度100mm的芯样，送至实验室做抗压试验，结果准确但会破坏支护结构，通常用于验收检测；回弹法使用回弹仪敲击混凝土表面，根据回弹值（与强度正相关）结合碳化深度（用酚酞试剂测定，变色深度即为碳化深度）计算强度，操作便捷但受表面平整度、湿度影响，适用于日常巡检。

厚度检测以“超声波法”与“打孔测量法”为主。超声波法通过发射探头向混凝土层发射超声波，接收探头接收穿过混凝土的声波信号，根据传播时间计算厚度（厚度=声速×时间/2）；打孔测量法则直接用冲击钻在混凝土层打孔，用钢尺测量孔深，虽直观但易破坏结构，多用于超声波法结果存疑时的验证。

密实度检测可采用“地质雷达法”，其原理是发射高频电磁波，通过接收反射波的振幅与相位判断混凝土内部缺陷（如空洞、蜂窝）。检测时将雷达天线贴紧混凝土表面匀速移动，若出现强反射信号，说明此处存在密实度缺陷——例如，某段混凝土层出现连续强反射，可能是喷射时骨料集中或水灰比过大导致的蜂窝。

钢支架支护质量的检测技术

钢支架（如U型钢、工字钢支架）多用于坚硬围岩或动压巷道，其检测需覆盖“材质、安装、变形”三方面。材质检测需抽取支架试样做“力学性能试验”（拉伸、弯曲试验，测屈服强度、抗拉强度）与“化学成分分析”（光谱仪检测碳、锰等元素含量），确保材质符合设计要求（如U型钢的屈服强度需≥345MPa）。

安装质量检测聚焦“间距、垂直度、贴合度”：间距用钢尺测量相邻支架中心距，偏差不应超过设计值的±50mm；垂直度用激光垂准仪或线坠检测，支架立柱与水平面的夹角偏差不超过2°；贴合度用塞尺测量支架与岩面的空隙，空隙大于50mm时需用木楔或混凝土块填充，避免支架局部受力。

变形检测是评估钢支架长期稳定性的关键，常用“收敛计”与“全站仪”：收敛计用于测量支架两帮的收敛量（将挂钩固定在支架两侧，读取钢尺刻度变化），全站仪则通过三维坐标测量支架顶部的下沉量。检测频率需根据围岩稳定性调整——围岩破碎区每日检测1次，稳定区每周检测1次，若变形量超过每日10mm，需立即采取加固措施（如增加锚杆或喷射混凝土）。

围岩与支护结构相互作用的检测技术

支护结构的有效性需通过“围岩-支护”相互作用验证，核心检测技术包括“围岩压力检测”与“支护内力检测”。围岩压力检测使用“压力盒”：将压力盒埋置于围岩与支护结构之间（如喷射混凝土与岩面、钢支架与岩面），压力盒的应变片会随压力变化产生电信号，通过数据采集仪读取压力值。检测时需注意压力盒的安装方向——受力面需正对围岩，且与周边介质紧密贴合，避免因空隙导致数据偏差。

支护内力检测常用“应变计”：将应变计粘贴在锚杆杆体、钢支架立柱等部位，应变计会随支护结构变形产生应变信号，通过应变仪转换为内力值（内力=应变×弹性模量×截面积）。例如，某钢支架立柱的应变值从50με增至200με，说明内力从17kN增至68kN，需警惕支架变形超限。

这些检测数据需与围岩变形数据（如用收敛计测两帮收敛量）结合分析——若围岩压力增大同时收敛量加快，说明支护系统已接近承载极限，需及时补强。

检测数据的处理与异常识别

检测数据的价值在于“精准分析”而非“简单记录”。现场检测需借助自动化监测系统（如物联网传感器、无线传输模块）实时采集数据，避免人工记录的误差。数据处理时，可通过“回归分析”判断变化趋势——例如，某段巷道的锚杆锚固力随时间呈线性下降，可能是锚固剂老化或围岩蠕变；通过“有限元模拟”（如用ANSYS软件建立围岩-支护模型）输入检测数据，模拟支护结构的受力状态，预测潜在隐患。

异常数据的识别是关键——若某根锚杆的拉拔力比相邻锚杆高50%，可能是检测时拉拔仪未水平固定，导致额外的摩擦力；若某点的围岩压力突然下降，可能是压力盒被岩石砸坏或信号线断裂，需重新安装检测。异常数据需通过“复测”与“现场核查”验证，避免误判。

数据记录需遵循“可追溯性”原则，包括检测时间、地点、仪器型号、操作人员、环境条件（如温度、湿度），并附现场照片，方便后续问题排查。

现场检测的质量控制要点

检测结果的准确性依赖“人、机、法、环”的协同控制。首先是人员资质：检测人员需持有《工程检测专业技术人员资格证书》，并接受矿山支护检测专项培训，熟悉《煤矿安全规程》等规范；其次是仪器校准：拉拔仪、回弹仪、压力盒等仪器需定期送计量机构校准（如拉拔仪每半年校准一次），校准证书需留存备查；再者是流程规范：检测前需编制检测方案（明确检测部位、方法、频率），检测时严格按操作手册执行（如拉拔试验需缓慢加载，速率控制在1-5kN/s），检测后需对检测部位进行修复（如钻芯法后的孔洞需用同强度混凝土填充）。

现场环境控制也不容忽视——检测时需停止周边爆破作业，避免振动影响仪器精度；在潮湿巷道检测时，需对仪器进行防水处理（如用塑料膜包裹数据采集仪），防止短路。