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浅析重卡轮胎寿命影响因素
1 、
轮胎的功能
载重汽车轮胎是汽车弹性悬挂元件的重要组成部分，某型载重汽车近百吨的重量就由几个轮胎组承受，轮胎组成为汽车和地面之间力传递部件，不但在服役过程中保证汽车安全行驶和刹车，还必须吸收汽车颠簸过程中产生的巨大能量和冲击作用，承受汽车频繁刹车过程中的交变应力作用和热历程。因此载重汽车轮胎是受力状况最复杂、使用条件最苛刻、结构也最为复杂的橡胶制品，其性能好坏将直接影响行驶安全。
轮胎主要有 4 大功能：
1 、
承载功能：承受车体、乘坐人员以及货物重量的功能。
2 、
牵引制动功能：将发动机或制动器的功率传递到路面，使车体起动或制动。
3 、
操纵稳定功能：根据操纵改变或保持车辆行驶方向。
4 、
乘坐舒适功能：吸收从路面传来的冲击力，起到缓冲的功能。
2 、
轮胎的构造和分类
2.1 轮胎结构
轮胎通常由外胎、内胎、垫带三部分组成，安装在金属轮辋上。外胎由胎面（胎冠）、胎肩、胎侧、缓冲层（带束层）、帘布层及胎圈组成。
1 、胎面：轮胎与路面接触的部位，缓冲层（带束层）或帘布层以上的冠部胶层。
2 、胎侧：轮胎侧部帘布层外面的胶层，用于保护胎体。
3 、帘布层：胎体中由并列挂胶帘子线组成的布层，是轮胎的受力骨架层，用于保证轮胎，使其具有必要的强度及尺寸稳定性。
4 、缓冲层（带束层）：缓冲层为斜交轮胎胎面与胎体之间的胶布层，用于缓冲外部冲击力，保护胎体，增进胎面与帘布层之间的粘合；带束层为子午线轮胎或带束斜交轮胎的胎面基部下，沿胎面中心线圆周方向箍紧胎体的材料层，其主要作用在于保证冠部的周向刚性并防止轮胎外径方向的膨胀与变形。
5 、胎圈：轮胎安装在轮辋上的部分，由胎圈芯和胎圈包布等组成。胎圈朝向胎里的一边称胎趾，与轮辋接触的一边称胎踵。胎圈的主要作用在于将轮胎固定于轮辋之上，并在汽车运行时抵抗使外胎脱离轮辋的作用力。
2 、内胎：带有气门嘴的环形胶管，用于保持轮胎的充气压力。
3 、垫带：用于保护内胎与轮辋的结合面，不受轮辋磨损的环形胶带。
图一 子午胎剖面构造图
2.1 按轮胎的结构分类
2.1.1 子午线轮胎（ RADIAL ）
胎体帘线与钢丝带束层帘线之间所形成的角度，就像地球的子午线一样，所以顾名思义称为子午线轮胎。
2.1.2 斜交轮胎（ BIAS ）
胎体帘线层与层之间，呈交叉排列，所以称为斜交轮胎。
图二 斜交轮胎（ BIAS ）与子午线轮胎（ RADIAL ）结构
2.2 按有无内胎分类：
2.2.1 有内胎轮胎：
2.2.2 无内胎轮胎：无内胎轮胎 (TUBELESS) 也称真空胎，是以在轮胎的内侧贴合透气性低的特殊橡胶（内衬）的一体化构造来代替使用内胎的轮胎。
无内胎轮胎的优点：
1 、因为没有内胎，所以不会发生由内胎引起的故障。
2 、即使被钉子等刺穿也不容易造成快速漏气，能够使行驶中的事故防患于未然。
3 、因为轮胎内部的空气直接与轮辋接触，所以散热性较好。
4 、减少了零部件数。
无内胎轮胎与有内胎轮胎的断面图
3 、
轮胎的原材料
轮胎的原材料主要有：橡胶、轮胎帘线、化合剂、胎圈钢丝等。
2.1 原料橡胶可分为天然橡胶、合成橡胶。具体牌号及特性见表一。
表一 轮胎常用橡胶材料
序号
名称
特性
俗称
1
天然橡胶（ NR ）
生热小，不易割炼，强度高；物理机械性能和加工性能良好；生胶弹性好，不耐老化
2
丁二烯橡胶（ BR ）
很高的弹性，很好的耐寒性能，耐磨性能优异，生热低，耐屈挠性能好；加工性能差，粘着性能差；扯断强度和撕裂强度比 NR 差；易割炼。
顺丁橡胶
3
丁二烯 / 苯乙烯橡胶（ SBR ）
耐老化性能好（硫化速度慢）；胶料粘着性较差；耐磨性和耐透气性较好；物理机械性能和加工性能不足，易崩花掉块，易割炼。
丁苯橡胶
4
乙烯 / 丙烯橡胶（ EPDM ）
耐老化性能优异；自粘性和互粘性差，加工性能不好；硫化速度慢。
三元乙丙橡胶
5
异戊二烯橡胶（ IR ）
结构同 NR ；凝胶含量低，分子量较 NR 小且窄
6
异丁烯橡胶（ HR ）
耐透气性好；化学稳定性高；减震性好；引入卤素改性，解决了硫化速度慢和粘性差的缺点。
丁基橡胶
2.2 轮胎帘线
增强纤维帘线：人造丝 Rayon
、尼龙 6 、聚酯 Ployester 、芳纶 kevlar
钢丝帘线：钢丝轮胎帘线包括胎体用钢帘线和带束层用钢帘线。
4 、
胎圈钢丝
根据轮胎的用途及尺寸而设计的将钢丝捆扎在一起的材料。
5 、
化合剂
主要化合剂：
增强剂：碳黑；
硫磺：使橡胶具有弹性和耐久性。
硫化促进剂：促进橡胶分子和硫磺分子的结合
老化防止剂：防止橡胶的老化
龟裂防止剂：防止橡胶的龟裂。
5 、轮胎的制造工艺
1 、
将天然橡胶、合成橡胶、炭黑、硫磺、锌白等原材料及化合剂进行混合的工序。
丁苯橡胶
丁基橡胶
天然橡胶
其它
填充剂
促进剂
增粘剂
硫化剂
补强剂
防老剂
增塑剂
防焦剂
配合剂
其它
6 、
轮胎的标识和术语
GB 9744-2007 《载重汽车轮胎》、 GB/T 2977-2008 《载重汽车轮胎规格、尺寸、气压与负荷》规定了载重汽车轮胎规格标识。
385/65 R 22.5 18PR 160/158 L
速度符号
负荷指数（单胎 / 双胎）
层级
轮辋名义直径（ in ）
子午线结构代号
名义高宽比
名义断面宽度（ mm ）
1. 速度符号：速度符号代表轮胎的最高行驶速度，以拉丁字母表示。
最高行驶速度 110km/h
负荷指数 160
图三 速度符号标识
如载重子午线轮胎上标有 “160K-158L-130PSI” 。 160 是轮胎的负荷指数（ LI ）、 K 是速度符号，表示最高行驶速度 110km/h 时，轮胎负荷能力（ TLCC ）为 4500kg 。 158L 表示最高行驶速度 120km/h 时，轮胎负荷能力（ TLCC ）为 4250kg 。具体每个字母所相对应的速度值，要查国际统一的 “ 速度符号与相应速度值对应表 ” （表一）。 PSI 英文全称为 Pounds per square inch ，表示每平方英寸上的压力。根据计算公式 1 标准大气压 (atm)=14.696 磅 / 英寸 2(psi) ， 130PSI 约为 9.5 bar 大气压。 表一 速度符号与最高行驶速度对应表
速度符号
最高行驶速度 km/h
速度符号
最高行驶速度 km/h
GB 9744 规定
GB 2977 规定
TRA 和 ISO 规定
ETRTO 规定
GB 9744 规定
GB 2977 规定
TRA 和 ISO 规定
ETRTO 规定
B
-
50
-
-
N
140
140
140
140
C
60
60
-
-
P
150
150
150
150
D
65
65
-
-
Q
160
160
160
160
E
70
70
-
-
R
170
170
170
170
F
80
80
-
-
S
180
180
180
180
G
90
90
-
90
T
190
190
190
190
J
100
100
-
100
U
-
200
200
200
K
110
110
-
110
H
-
210
-
210
L
120
120
120
120
V
-
-
-
240
M
130
130
130
130
2. 负荷指数：轮胎负荷指数是在规定的使用条件下允许轮胎承载的最大负荷，即轮胎在一定的行驶速度和相应充气压力时的最大载重量。在轮胎胎侧上标为 “160/158” ，表示单胎负荷指数为 160 ，相当于载重量为 4500Kg ；双胎负荷指数为 158 ，相当于载重量为 4250Kg 。但负荷指数的每个数字相对应的载重量要查《负荷指数 (LI) 和轮胎负荷能力 (TLCC) 对应表》。
表二 负荷指数 (LI) 和轮胎负荷能力 (TLCC) 对应表
LI
TLCC(Kg)
LI
TLCC(Kg)
LI
TLCC(Kg)
LI
TLCC(Kg)
LI
TLCC(Kg)
LI
TLCC(Kg)
LI
TLCC(Kg)
0
45
40
140
80
450
120
1400
160
4500
200
14000
240
45000
1
46.2
41
145
81
462
121
1450
161
4625
201
14500
241
46250
2
47.5
42
150
82
475
122
1500
162
4750
202
15000
242
47500
3
48.7
43
155
83
487
123
1550
163
4875
203
15500
243
48750
4
50
44
160
84
500
124
1600
164
5000
204
16000
244
50000
5
51.5
45
165
85
515
125
1650
165
5150
205
16500
245
51500
6
53
46
170
86
530
126
1700
166
5300
206
17000
246
53000
7
54.5
47
175
87
545
127
1750
167
5450
207
17500
247
54500
8
56
48
180
88
560
128
1800
168
5600
208
18000
248
56000
9
58
49
185
89
580
129
1850
169
5800
209
18500
249
58000
10
60
50
190
90
600
130
1900
170
6000
210
19000
250
60000
11
61.5
51
195
91
615
131
1950
171
6150
211
19500
251
61500
12
63
52
200
92
630
132
2000
172
6300
212
20000
252
63000
13
65
53
206
93
650
133
2060
173
6500
213
20600
253
65000
14
67
54
212
94
670
134
2120
174
6700
214
21200
254
67000
15
69
55
218
95
690
135
2180
175
6900
215
21800
255
69000
16
71
56
224
96
710
136
2240
176
7100
216
22400
256
71000
17
73
57
230
97
730
137
2300
177
7300
217
23000
257
73000
18
75
58
236
98
750
138
2360
178
7500
218
23600
258
75000
19
77.5
59
243
99
775
139
2430
179
7750
219
24300
259
77500
20
80
60
250
100
800
140
2500
180
8000
220
25000
260
80000
21
82.5
61
257
101
825
141
2575
181
8250
221
25750
261
82500
22
85
62
265
102
850
142
2650
182
8500
222
26500
262
85000
23
87.5
63
272
103
875
143
2725
183
8750
223
27250
263
87500
24
90
64
280
104
900
144
2800
184
9000
224
28000
264
90000
25
92.5
65
290
105
925
145
2900
185
9250
225
29000
265
92500
26
95
66
300
106
950
146
3000
186
9500
226
30000
266
95000
27
97.5
67
307
107
975
147
3075
187
9750
227
30750
267
97500
28
100
68
315
108
1000
148
3150
188
10000
228
31500
268
100000
29
103
69
325
109
1030
149
3250
189
10300
229
32500
269
103000
30
106
70
335
110
1060
150
3350
190
10600
230
33500
270
106000
31
109
71
345
111
1090
151
3450
191
10900
231
34500
271
109000
32
112
72
355
112
1120
152
3550
192
11200
232
35500
272
112000
33
115
73
365
113
1150
153
3650
193
11500
233
36500
273
115000
34
118
74
375
114
1180
154
3750
194
11800
234
37500
274
118000
35
121
75
387
115
1215
155
3850
195
12150
235
38750
275
121000
36
125
76
400
116
1250
156
4000
196
12500
236
40000
276
125000
37
128
77
412
117
1285
157
4125
197
12850
237
41250
277
128500
38
132
78
425
118
1320
158
4250
198
13200
238
42500
278
132000
39
136
79
437
119
1360
159
4375
199
13600
239
43750
279
136000
3. 层级：层级（ PR ）表示轮胎在规定使用条件下所能承受的最大允许负荷的特定强度指标，这是传统的表示方法，层级并不代表实际的帘线层数，只代表近似于棉帘线层数所承受的强度。例如， 18PR 层级（或表示为 16PR ）全钢丝子午线轮胎，实际胎体钢丝帘线只有 1 层，它近似于同规格 16 层棉帘线斜交胎的强度。
4. 高宽比：轮胎断面高度与断面宽度的比值。用百分数表示的高宽比称 “ 扁平率 ” 。
宽度 385 毫米
高宽比 65%
子午线轮胎
轮毂直径 22.5 英寸
无内胎标志
轮辋代号
E4 认证标志
图二
比如标注为 385/65
R22.5 的轮胎，表示轮胎的端面宽度是 385 毫米，扁平率（也称高宽比） 65% ，是子午线轮胎 ( 用 R 表示 ) ，轮毂直径是 22.5 英寸。非子午线轮胎以 B 或 D 代替 R 字。如果轮胎的标注没有斜杠，则宽度是以英寸表示的。 TUBELESS 为无内胎标志， RIM 11.75 的意思是轮辋代号 11.75 ，轮辋规格就是 8.0*20 ， E4 为 E4 认证标志。
5. 子午线轮胎代号：在轮胎的规格标志中加有 ”R” 字样表示子午线轮胎。 “R” 是英文 “RADIAL TYPE” 的第一个大写字母。
6. 无内胎标识：目前国内生产的内销有内胎子午线轮胎一般不作标志，引进技术生产的或供出口轮胎子午线轮胎用英语标明 “TUBE TYPE” （有内胎轮胎），简称 “TT” 。无内胎子午线轮胎要在胎侧上用汉字标明 “ 无内胎轮胎 ” 字样。出口胎或引进技术生产的轮胎用英语标明 “TUBE LESS” （无内胎轮胎），简称 “TL” 。
图一 轮胎标识
花纹代码
全钢子午胎
图四
5 、轮胎的特性
1 、经济性：耐磨损性、减少滚动阻力
2 、安全耐久性：耐外伤、耐冲击性、耐疲劳性、耐热性
3 、舒适性：轮胎的噪音低、振动小
4 、环境性：通过节省能源减少二氧化碳的排放
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锚杆支护智能化无损检测技术研究与应用
为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的可行性和检测结果的准确率，项目工程应用选择在潞安环能股份公司王庄煤矿实施。通过与现场技术人员协商，选择在已受采动影响、巷帮顶煤体酥软的 5204 风巷进行锚杆锚固参数无损检测。检测中，不仅对刚施工的顶锚杆、帮锚杆、锚索进行动测，而且对已施工 3 个月以上的顶锚杆、帮锚杆、锚索进行测动，检测锚杆、锚索的锚固参数变化情况。
1 巷道工程概况
1.1 工程地质条件
本项目现场检测巷道为 5204 风巷，沿煤层底板施工，巷道设计总长度约 1526 米，巷道地表相对位置在常村疗养院南侧。 5204 风巷位于 52 盘区，沿东西方向布置，北侧为 5206 工作面，南为 F114 断层及保护煤柱，东接 52 皮带、 52 轨道巷，西临井田边界。受 5206 工作面回采影响，该巷帮顶煤体酥软。该工作面所掘煤层为沁水煤田 3# 煤，赋存于二叠系山西组中下部地层中，属陆相湖泊型沉积，煤层厚度稳定，平均厚度 6.75m ，普氏硬度 1—3 ，煤层倾角一般为 2—5 度，容重 1.35t/m3 ，含加矸 0—2 层。 3# 煤层直接顶为粉砂岩，厚度在 1.69—3.29 米，平均厚度 2.36 米，普氏硬度 3—8 ，其上覆老顶为中砂岩及细砂岩，厚度在 1.29—12.32 米，平均厚度 5.04 米，普氏硬度 3—8 。
1.2 巷道支护设计
5204 风巷采用全锚支护方式，支护断面 4.0*3.0 米矩形断面。
1 、顶板支护
每排采用 ø20L2400mm 的高强度螺纹钢锚杆 5 根，间距 900mm ，排距 800mm ，树脂药卷锚杆，每根锚杆采用双速 2360 、 Z2360 各一支，锚固长度 1400mm ，铺设金属网和 ø14mm 圆钢焊制的长 3700mm 钢筋梯子梁。
锚索加强支护为每隔 2.4m 布置两根 15.24mm 的小孔径预应力锚索，锚索孔深度为 8.0m ，锚索长度为 8.3m, 每根锚索采用的树脂药卷为双速 2360 一支， Z2360 二支，锚固长度 2.1m ，每根锚索采用一块 400mm 长的 18# 槽槽钢，一块规格为 100*100*8mm 的钢板，锁具一套。
2 、两帮支护
内帮支护采用 ø20L2000mm
高强度螺纹钢锚杆 4 根，间距为梁头往下 300mm 、 800mm 、 800mm 、 800mm 、 300mm ，排距 800mm ，树脂药卷加长锚固，每根锚杆采用 CK2335 、 Z2360 各一支，锚固长度 1000mm ；外帮支护采用 ø20L2000mm 高强度螺纹钢锚杆 5 根，间距为梁头往下 200mm 、 650mm 、 650mm 、 650mm 、 650mm 、 200mm ，排距 800mm ，树脂药卷加长锚固，每根锚杆采用 CK2335 、 Z2360 各一支，锚固长度 1000mm ；两帮均铺设金属网和 ø14mm 圆钢焊制的长 2800mm 钢筋梯子梁。
3 、质量要求
（ 1 ）顶螺纹钢锚杆锚固力不小于 100KN 。
（ 2 ）帮螺纹钢锚杆锚固力不小于 70KN 。
（ 3 ）锚杆间排距误差 ±50mm 。锚索间距误差 ±50mm 。
（ 4 ）锚杆外露长度：螺母以外大于 20mm ，且小于 50mm 。
（ 5 ）钻孔深度与锚杆有效长度（钻孔内锚杆长度）误差不大于 30mm 。
（ 6 ）锚杆安装扭矩不小于 150N·m 。
（ 7 ）锚杆角度：顶角锚杆角度不小于 20 度，上帮锚杆角度不小于 20 度，其余锚杆角度不超过设计的 ±3 度。
（ 8 ）巷道超高 300mm ，两帮各补打一根帮锚杆；巷道超宽 300mm ，顶板补打一根顶锚杆（与改位置的顶锚杆在同一排），补打锚杆的位置与帮的距离、锚杆角度和原设计相同，并用钢筋梯子梁与同一排的其它锚杆相连。
表 1 巷道支护参数表
杆体
锚垫
紧固装置
锚固力
锚固剂
网片
钢筋梯子梁
网丝
材质
规格
材质
规格
材质
规格
型号
支 / 孔
材质
规格
材质
规格
顶板支护
螺纹钢锚杆
ø20L2400mm
钢板
100*100*10
A3 圆钢
HYB 型快速安装器
100KN
双速 2360
1
小格型金属网
1000*4000
ø14 圆钢
70*
3700
16# 铅丝
Z2360
1
两帮支护
高强度螺纹钢锚杆
ø20L2000mm
M22
70KN
CK2335
1
1000*3000
70*
2800
Z2360
1
2 检测方法
为了实现对锚杆锚固系统的锚固长度、锚固位置、预应力以及锚固力进行
无损动力测试，建立如图 2 所示的检测系统。其主要工作原理是用力锤或超磁激振器敲击锚杆、锚索外露端正面，使锚杆、锚索产生一微小的纵向振动，由安装在传感器连接装置上的加速传感器采集锚杆、锚索微振动加速度，加速度传感器采集到的加速度信号过导线传输到 KM-1 型锚杆无损检测仪上，锚杆无损检测仪将该加速度信号转换成数字信号并存储，最后通过分析软件分析计算锚固长度、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，选择波形中两条相似波形中的任一条波形，读取波形中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的比值。最后由式（ 1 ）计算预应力。
N=-74.27η+61.27 （ 1 ）
② 锚固极限力的计算
打开分析软件，调出任一锚杆波形，选择波形中两条相似波形中的任一条波形，读取波形中入射波与反相反射波之间的传播时间以及反相反射波与同相反射波之间的传播时间。先由入射波与反相反射波时间差的 1/2 乘以 5175 （锚杆杆体纵波波速）求得未锚固段长度，将锚杆长度减去未锚固段长度就得锚固段长度；然后由 2 倍锚固段长度除以锚固开始反相反射波与锚固结束同相反射波之间传播时间求得锚固段纵波波速；最后由式（ 2 ）计算锚杆（或锚索）的锚固极限力。
锚固极限力 （ 2 ）
式中： 为未端锚固长度；
为锚杆长度； 为锚固体纵波波速； 为动静对比系数，由动力测试和拉拔试验确定； 为杆体密度；
为树脂密度； 为树脂泊松比； — 为杆体树脂锚固体直径； — 杆体直径； — 锚杆工作载荷。
3 现场检测数据处理与分析
3.1 锚固位置、锚固长度检测
为了对潞安王庄矿的锚网梯、锚索联合支护进行支护质量评价，本项目随机抽取 5204 风巷中最近施工的顶锚杆、帮锚杆和锚索进行无损动力检测，其动力检测波形如图 3 、 4 、 5 、 6 、 7 、 8 、 9 、 10 、 11 、 12 、 13 、 14 、 15 、 16 、 17 、 18 、 19 、 20 、 21 、 22 、 23 、 24 、 25 、 26 、 27 所示；同时又对施工 3 个月以上顶锚杆、帮锚杆和锚索进行了无损动力检测，其动力检测波形如图 28 、 29 、 30 、 31 、 32 、 33 、 34 、 35 、 36 、 37 、 38 、 39 、 40 、 41 、 42 、 43 、 44 、 45 所示。
（一）最近施工的锚杆、锚索
表 2 最近施工的锚杆、锚索长度参数表
编号
48
49
50
51
61
62
63
64
36
37
40
41
42
锚杆（索）长
2.4
2.4
2.4
2.4
2.4
2.4
2.4
2.4
2.0
2.0
2.0
2.0
2.0
锚固位置
1.06
0.65
1.14
0.94
1.26
1.00
1.03
1.14
1.10
0.82
1.11
0.71
0.71
锚固长度
1.34
1.35
1.26
1.46
1.14
1.40
1.37
1.26
0.90
1.18
0.89
1.29
1.29
编号
43
44
39
52
53
54
55
56
57
58
59
60
锚杆（索）长
2.0
2.0
8.3
8.3
8.3
8.3
8.3
8.3
8.3
8.3
8.3
8.3
锚固位置
0.79
1.00
5.67
5.31
5.73
5.22
5.70
5.83
6.12
5.92
5.99
5.86
锚固长度
1.21
1.00
2.58
2.33
2.52
2.13
2.55
2.13
2.13
2.33
2.26
2.39
从表 2 可以看出：顶锚杆除 50 号、 61 号、 64 号锚杆的锚固长度较设计长度短 90 ％以外，其余锚杆的锚固长度基本上达到要求；帮锚杆除 36 号、 40 号锚杆的锚固长度较设计长度短 90 ％以外，其余锚杆的锚固长度基本达到要求；锚索的锚固长度基本达到要求。锚杆中只有 49 号锚杆锚固剂未锚固在端部，但有 52 号、 54 号、 55 号、 56 号锚索锚固剂未锚固在端部。
（二）施工３个月的锚杆、锚索
表 3 施工 3 个月的锚杆、锚索长度参数表
编号
1
3
7
8
11
12
15
16
19
锚杆（索）长
2.4
2.4
2.4
2.4
2.4
2.4
2.4
2.4
2.4
锚固位置
0.84
0.90
0.71
0.68
0.72
0.71
1.10
0.81
0.87
锚固长度
1.56
1.27
1.69
1.72
1.50
1.48
1.12
1.59
1.53
编号
75
76
77
78
79
80
69
70
71
锚杆（索）长
2.0
2.0
2.0
2.0
2.0
2.0
8.3
8.3
8.3
锚固位置
0.97
0.79
1.10
0.77
0.76
0.84
6.15
6.11
5.95
锚固长度
1.03
1.21
0.90
1.23
1.24
1.16
2.10
2.14
2.30
从表 3 可以看出：顶锚杆除 3 号、 15 号锚杆的锚固长度较设计长度短 90 ％以外，其余锚杆的锚固长度基本上达到要求；帮锚杆除 77 号锚杆的锚固长度较设计长度短 90 ％以外，其余锚杆的锚固长度基本达到要求；锚索的锚固长度基本达到要求。顶锚杆中有 3 号 11 号、 12 号、 15 号锚杆锚固剂未锚固在端部，帮锚杆、锚索均正常。
3.2 锚固力检测
为检验上述锚杆的锚固力是否达到设计锚固力要求，我们在 5204 风巷随机施工了两根锚固长度分别为 0.4 米、 1.0 米左右的锚杆，先对这两根锚杆进行无损动力检测，测得其实际锚固长度和计算锚固长度，动测波形如图 46 、 47 所示；最后对这两根锚杆进行拉拔试验测得其锚固极限力，具体如表 4 。
表 4 动静对比锚杆长度、锚固极限力参数表
编号
锚杆长度 /m
锚固位置 /m
实际锚固长度 /m
动测锚固长度 /m
实际长度与动测长度比值
锚固极限力 / KN
25
2.40
1.43
0.57
0.53
1.08
50.00
28
2.40
0.82
1.18
1.03
1.14
150.00
理论分析可知自由锚固锚杆的波速计算公式为
（ 3 ）
由式（ 3 ）计算锚杆直径 20mm 、孔径 28mm 的自由锚固体的波速为 4853.2m/s ；锚索直径 15.24mm 、孔径 28mm 的自由锚固体的波速为 1524.3 m/s 。由表 1 的实际长度与动测长度比值可得 25 、 28 号锚杆实际锚固体波速为 5241.5 m/s 、 5532.6 m/s ，将 25 锚杆锚固体波速和实际锚固极限力代入式（ 2 ）可得 为 2.2*10-7 ，最后将该 值和 28 号锚杆实际锚固体波速代入式（ 2 ）可求得 28 号锚杆的锚固极限力为 162.0KN ，误差 8% 在 10% 以内。则按照此 值和式（ 2 ）计算上述检测锚杆的锚固力为表 5 。从表 5 中可以看出：顶锚杆的锚固力极限在 93—179KN ，锚固极限力低于 123 KN 的只有 15 号锚杆；帮锚杆的锚固极限力在 84—164 KN ，锚固极限力低于 100 KN 的只有 44 号、 77 号锚杆；锚索的锚固极限力在 175—359 KN ，锚固极限力低于 120 KN 的只有 39 号 /57 号锚索。
3.3 轴向工作载荷评价
轴向工作载荷主要根据入射波波峰值与反相反射波波峰值的比值来进行评价，在前面第四章的实验室试验中发现，直径 20mm 的锚杆的轴向工作载荷载 60KN 以上时，其反射波比值均在 0.2 左右，从前面波形分析知：新近施工的锚杆中 48 、 50 、 51 、 62 、 63 、 36 、 41 、 42 的轴向工作载荷可能小于 60KN ；施工 3 个月的锚杆中顶锚杆只有 12 号的轴向工作载荷可能在 60KN 以下，而 77 、 78 、 79 、 80 等锚杆的轴向工作载荷可能小于 60KN 。按式（ 1 ）计算轴向工作载荷如表 6 ，显然帮锚杆的轴向工作载荷（或预应力）偏低的比例较大，应在施工中采取措施提高帮锚杆的预应力。
表 5 锚杆、锚索锚固力计算表
编号
48
49
50
51
61
62
63
64
36
37
40
41
42
实际锚固长度 /m
1.34
1.35
1.46
1.14
1.14
1.4
1.37
1.26
0.9
1.18
0.89
1.29
1.29
动测锚固长度 /m
1.07
1.06
1.09
1.22
0.9
1.13
1.15
1.03
0.71
0.95
0.71
1.03
1.04
锚固极限力 / KN
171
178
133
169
149
174
157
153
118
148
113
164
161
编号
43
44
39
52
53
54
55
56
57
58
59
60
实际锚固长度 /m
1.21
1
2.58
2.33
2.52
2.13
2.55
2.13
2.13
2.33
2.26
2.39
动测锚固长度 /m
0.97
0.97
2.23
1.58
1.89
1.58
1.67
1.55
1.87
1.7
1.67
1.81
锚固极限力 / KN
153
84
220
331
336
250
359
261
175
285
268
270
编号
1
3
7
8
11
12
15
16
19
75
76
77
78
实际锚固长度 /m
1.56
1.27
1.69
1.72
1.5
1.48
1.12
1.59
1.53
1.03
1.21
0.9
1.23
动测锚固长度 /m
1.37
1.1
1.53
1.51
1.42
1.34
1.09
1.32
1.34
0.89
1.03
0.8
1.01
锚固极限力 / KN
162
136
164
179
132
144
93
187
160
111
135
92
148
编号
79
80
69
70
71
实际锚固长度 /m
1.24
1.16
2.1
2.14
2.3
动测锚固长度 /m
1.00
0.98
1.55
1.53
1.75
锚固极限力 / KN
155
131
250
273
264
表 6 小于 60KN 锚杆工作载荷计算表
编号
48
49
50
51
62
63
36
位置
顶
顶
顶
顶
顶
顶
帮
比值
0.37
0.6
0.71
0.5
0.38
0.38
0.7
轴力 /KN
51
38
32
43
50
50
31
编号
41
42
12
77
78
79
80
位置
帮
帮
顶
帮
帮
帮
帮
比值
0.86
1.12
0.7
1.01
1.03
0.77
0.64
轴力 /KN
23
14
31
16
15.5
28
36
4 结论
通过对 5204 风巷中的顶锚杆、帮锚杆及锚索进行锚固位置、锚固长度、锚固力、轴向工作载荷进行检测， 5204 风巷中施工的锚杆大部分达到设计要求，但仍有少部分锚杆未达到设计要求，如部分顶锚杆的锚固长度未达要求，较个别的锚杆的锚固力相对其它锚杆较低，施工的个别锚杆出现锚固在端部的现象；一个较为普遍的现象是：锚杆在施工中施加的预应力大多数较低，尤其以帮锚杆最为突出；施工后的顶锚杆的工作载荷普遍大于 60KN ，而帮锚杆的工作载荷一般较低。以上事实表明，将锚杆支护智能化无损检测技术应用于煤矿锚杆支护检测与效果评价是可行的，值得全面推广应用。
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《钻机判废技术条件》宣贯提纲
《钻机判废技术条件》宣贯提纲
一、任务来源
石油石化工业发展 60 年来，至 2007 年还没有一套钻机判废的技术标准。石化股份公司于 2007 年 3 月以科技监函字（ 2007 ） 25 号 “ 川东北气田开发建设暨 2007 年度上游企业标准立项审查会议纪要 ” 要求紧急制订本标准。
二、《钻机判废技术条件》的编写目的
石油钻机是一套大型联合机组，常年在野外露天作业 , 环境条件较差。部分老旧钻机难以满足快速搬迁与安装、提升负荷、继续高压钻井等工艺方面的要求。同时，随着国家科技进步和经济实力的增强，对节能减排、安全环保以及油田为了确保安全、节约能源、降本增效、加速设备更新改造、提高钻机的生产效率等方面的要求，就要求淘汰一批能耗高、安全性差、环保落后、经济性差的钻机，因而对钻机的安全、环保、高效、节能等提出了更高的要求。在此基础上我们对钻机的各部件进行了分类，把钻机的井架、底座、绞车、游动系统、动力系统、传动系统和钻机综合评价等判废技术条件作出了明确的规定而编写了《钻机判废技术条件》中石化行业标准。
三、标准起草的简要过程
本标准于 2007 年 3 月提交立项论证报告后，经石化公司组织的 “ 川东北气田开发建设暨 2007 年度上游企业标准立项审查会议 ” 相关专家审查确立。标准名称由最初的 “ 石油钻机降级、报废技术条件 ” 改为 “ 钻机判废技术条件 ” 。从安全角度看，井架、底座必须经过承载能力检测后，进而用来指导钻井作业。因此承载能力就是 “ 钻机判废技术条件 ” 最重要的一项指标。
接到任务后，我们成立了标准编制小组，收集整理有关技术资料、相关标准信息，到油田各钻井公司进行现场调研。
经过近九个月的标准编制小组全体同志努力工作，于 2007 年 12 月份形成标准草稿，同时在中原油田内部各钻井公司广泛征求意见和建议，邀请部分有关专家审核。 2008 年 2 月初，我们又将该标准的征求意见稿通过电子邮件发至川气东送建设工程指挥部的工程技术部、胜利油田设备监测站和江汉油田资产装备处等单位征求意见。 2008 年 3 月 27 日在技术安全监督处的组织下，又召开了技术评审会。会议由中原石油勘探局机电信专业标准化委员会主任主持，油田部分钻井设备专家提出了具体的修改意见，我们根据修改意见又进行了修改完善，形成了征求意见稿。
2008 年 4 月～ 6 月，我们标准编写小组成员又到钻井现场，深入了解钻机设备的使用、维护、保养直到判废整个过程，以及在此过程中什么条件下钻机部件及整套钻机判废情况、判废所采用的标准及准则，同时也采纳了中石化的川气东送建设工程指挥部的工程技术部、胜利油田设备监测站和江汉油田资产装备处等兄弟单位所提出的标准修订条款，形成送审稿。
2008 年 6 月初，我们接到通知，于 2008 年 6 月 18 日至 6 月 20 日，在郑州召开标准审查会。会上各位专家又提出了许多问题、意见，对标准逐字、逐句、逐条、逐项又进行了修改。经过专家组讨论审核一致同意通过《钻机判废技术条件》标准的各项条款。经过审核批准后，正式形成了今天的中国石化一级企业标准《钻机判废技术条件》。
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南方煤矿井下综采液压支架的装车方式
南方煤矿井下综采液压支架的装车方式
李开学
（四川省川南煤业有限责任公司鲁班山南矿，四川筠连 645251 ）
摘 要：综采工作面在搬迁过程中支架起吊装车速度是影响搬迁速度的一个主要因素，在芙蓉集团综采工作面搬迁中分别采用液压支架起吊装车方式、外置提升装置装车方式均取得较好的效果，在川南煤业公司鲁班山南、北矿综采工作面搬迁时采用外置挂钩自行提升装车方式，这种方式具有结构简单、设备投入少、安全性能高、支架起吊速度快等优点。
关键词：支架吊装方式 综采工作面搬迁 南方煤矿井下
1 、前言
随着机械化采煤方法在南方煤矿中的发展，综合机械化采煤方式也逐渐进入到南方的各大矿井中，为南方煤矿的稳定发展出了力。然而，由于南方地质条件差，综采工作面的走向长度均超不过 1km ， “ 搬家 ” 非常频繁，而液压支架又是综采工作面的主要设备，体积大，数量多，其搬迁的时间决定综采面的搬迁速度。在支架的搬迁过程中，支架起吊装车的速度又是影响搬迁速度的一个主要因素。为此，现将 3 种支架起吊装车方式作一分析，供参考。
2 、液压支架起吊装车方式分析
2.1 外力斜坡拉运装车方式
2.1.1 装车硐室准备：
在工作面开采结束线外修整一个支架装车硐室，其规格为： 5m （长） ×2.5m （宽） ×2.0m （高），用支护材料支护好顶板和巷帮。其底板用厚度 100mm 以上的混凝土硬化并形成一个 5° ∽ 10° 的斜坡，将专用平板车轨道安装于斜坡前方，使平板车的上平面与混凝土斜坡终端上平面平齐。再在装车硐室前方 10m 以上位置安装一台 8 ∽ 14t 回柱绞车作为牵引动力。吊装硐室示意图见图 1 。
2.1.2 工作原理：
先人工将专用平板车用固定装置固定在硐室斜坡前方的轨道上，作好装车准备。液压支架通过工作面各种绞车拉运到装车硐室前，再用硐室前方的回柱绞车牵引，沿混凝土斜坡将支架直接拉运到提前固定在轨道上的专用平板车上，再通过移溜泵或单体支柱移动支架位置，调整支架的位态，再安装好紧固装置，用绞车牵引出装车硐室，交给下一个运输工序。
2.1.3 优缺点
优点：
（ 1 ）设备投入少，只用一台 8 ∽ 14t 回柱绞车及其电控系统。
（ 2 ）支架上车速度快。
（ 3 ）工作人员少，只要 3 名（绞车司机 1 名，辅助工 2 名）即可装车。
缺点：
（ 1 ）吊装硐室准备时间长。由于底板要硬化，必须提前 3 天以上施工，保证混凝土的养护时间，达到质量要求。
（ 2 ）对巷道要求高。装车场所必须做到缓坡或无坡，长度为 15m 以上。
（ 3 ）混凝土斜坡容易损坏。由于支架较重，每次拉运时，均要对斜坡造成磨损和损坏，斜坡使用时间较短。
（ 4 ）支架在平板车上的紧固装置安装时间太长。由于平板车是相对固定在轨道上，有一定的活动范围，支架上车时容易造成支架与平板车偏移，甚至有支架侧翻的现象，安装孔对位困难，延长了紧固装置的安装时间。
（ 5 ）工作人员只能远处操作，近处作业时，危险性较大。
2.2 外置提升装置装车方式
2.2.1 装车硐室准备
在工作面开采结束线外修整一个支架装车硐室巷道断面，其规格为： 5m （长） ×3.2m （宽） ×2.4m （高），用支护材料支护好顶板和巷帮。再用单体液压支柱和长金属梁架设吊装架，使其有效空间尺寸为： 5m （长） ×2m （宽） ×2.2m （高），吊装架中心线与轨道中心线重合，且与巷道中心线偏移 200mm ，以便在吊装架一侧留出人行安全通道。用 40T 刮板输送机链条和 4 根行程在 400mm 以上的支架油缸及挂钩作为起吊工具。吊装架及硐室布置见图 2 。
2.2.2 工作原理：
用各种绞车将立柱收到位的支架拉到装车硐室内，将油缸活柱全部伸出，用挂钩钩住支架底座上的起吊孔，缓慢收油缸，将支架提升达到能通过平板车的高度后停止，清除轨道面上的浮煤矸，推入平板车，再缓慢伸油缸，将支架放在平板车上，当支架即将接触平板车时，用联接螺栓插入支架和平板车的安装孔内，直到四颗螺栓全部对位即行放下支架，退出挂钩，紧固螺栓，用绞车牵引出装车硐室，交给下一个运输工序。
2.2.3 优缺点
优点：
（ 1 ）吊装硐室准备时间短。因只用单体支柱和金属顶梁作为起吊架，可在一个小班内就能将吊装硐室架设好，不需要养护。
（ 2 ）吊装硐室支护性好，安全性高。
（ 3 ）支架起吊平稳，速度快，不会侧翻，安全性高。
（ 4 ）工作人员可近处作业，安全性高。
缺点：
（ 1 ）设备投入较多： 4 根 40T 刮板输送机链条和油缸及供进回液的管路，操作阀 1 组，安装较复杂。
（ 2 ）支架拉运到吊装硐室内，将大量的浮煤矸带入，易造成轨道变形，变位。支架起吊后浮煤矸堆积严重，清理时间长，影响装车速度。
（ 3 ）由于挂钩挂在支架底座上，支架整体悬空，移动性差，联接螺栓对位不容易，影响装车速度。
2.3 外置挂钩自行提升装车方式
2.3.1 装车硐室准备
在工作面开采结束线外修整一个支架装车硐室巷道断面，其规格为： 5m （长） ×3.2m （宽） ×2.4m （高），用支护材料支护好顶板和巷帮。再用单体液压支柱和长金属梁架设吊装架，使其有效空间尺寸为： 5m （长） ×2m （宽） ×2.2m （高），吊装架中心线与轨道中心线重合，且与巷道中心线偏移 200mm ，以便在吊装架一侧留出人行安全通道。用 40T 刮板输送机链条和挂钩作为起吊工具。吊装架硐室布置见附图 3 。
2.3.2 工作原理：
用各种绞车将立柱收到位的支架拉到装车硐室内，利用支架的立柱将顶梁上升，达到挂钩位置时，将挂钩挂在支架顶梁的吊装孔内，然后收立柱，将支架底座提升达到能通过平板车的高度后停止，清除轨道面上的浮煤矸，推入平板车，再伸立柱，将支架放在平板车上，当支架即将接触平板车时，一边摇动支架一边用联接螺栓插入支架和平板车的安装孔内，直到四颗螺栓全部对位即行放下支架底座，继续伸立柱，退出挂钩，紧固螺栓，用绞车牵引出装车硐室，交给下一个运输工序。
2.3.3 优缺点
优点：
（ 1 ）设备投入少： 4 根 40T 刮板输送机链条和挂钩。
（ 2 ）吊装硐室准备时间短。因只用单体支柱和金属顶梁作为起吊架，可在一个小班内就能将吊装硐室架设好，不需要养护。
（ 3 ）吊装硐室支护性好，安全性高。
（ 4 ）支架起吊平稳，速度快，不会侧翻，安全性高。
（ 5 ）工作人员可近处作业，安全性高。
（ 6 ）联接螺栓对位安装时安全，对位准确快捷，装车速度快。
缺点：
（ 1 ）支架拉运到吊装硐室内，将部分浮煤矸带入，易造成轨道变形，变位。支架起吊后浮煤矸堆积较多，清理时间较长，影响装车速度。
3 、结论
以上 3 种支架的吊装方式，在南方矿井（芙蓉集团、川南煤业公司等）井下多次使用，认为第 3 种方式（外置挂钩自行提升装车方式）最为实用，吊装 1 架支架后立即对吊装架进行加固，使起吊挂钩不发生变形和位移，固定好轨道，增加浮煤矸清理人员，可将原来 2 个小时吊装 1 架支架，缩短到 1 小时就能吊装 1 架支架，实现了快速吊装支架的目的。在川南煤业公司鲁班山南矿井下综采工作面回撤期间，使用该方法后，从原来需用 40 天左右才能回撤一个工作面缩短到 20 天左右就能完成，效果非常明显。值得所有南方矿井推广应用。
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