巷道礦山壓力觀測

1、掘巷影響區(qū)掘巷影響穩(wěn)定區(qū)回采影響區(qū)回采影響穩(wěn)定區(qū)下區(qū)段回采影響區(qū)與回采工作面的距離或時(shí)間上區(qū)段工作面（A）下區(qū)段工作面（B）圍巖變形速度1 活桿；2 彈簧；3 套管；4 基準(zhǔn)點(diǎn)圖65 測點(diǎn)的安設(shè) 圖66 測點(diǎn)的布置方式 a垂直布置一對測點(diǎn)； b十字布置； c網(wǎng)格布置 0246810121416182022242628303234081624324048566472808896104112120128136144152兩幫累計(jì)變形（mm）兩幫變形速度（mm/d）天數(shù)（d）圖619 鉆孔多點(diǎn)位移計(jì)1鉆孔；2測定錨固器；3連接桿；4量測頭；5保護(hù)蓋；6測量桿 巷道圍巖深部變形位移觀測3m2m7m4.

2、5m2m1m4.5m2m1m三、頂板安全狀況監(jiān)測三、頂板安全狀況監(jiān)測( (一一) )測站布置及測點(diǎn)安設(shè)測站布置及測點(diǎn)安設(shè)( (二二) )測點(diǎn)的布置方式測點(diǎn)的布置方式( (三三) )觀測儀器與使用方法；觀測儀器與使用方法；頂板離層指示儀頂板離層指示儀（a）現(xiàn)場打鉆施工 （b）測點(diǎn)基點(diǎn)的安設(shè) （c）監(jiān)測點(diǎn)數(shù)據(jù)線安裝 （d）監(jiān)測分站安裝 （e）數(shù)據(jù)傳輸線路鋪設(shè)（f）數(shù)據(jù)傳輸線路調(diào)試 輔運(yùn)順槽典型變形區(qū)域監(jiān)測系統(tǒng)布置方案輔運(yùn)順槽典型變形區(qū)域監(jiān)測系統(tǒng)布置方案 監(jiān)測地點(diǎn)選擇輔運(yùn)順槽中監(jiān)測地點(diǎn)選擇輔運(yùn)順槽中300m典型區(qū)域。監(jiān)測點(diǎn)分為一般性測點(diǎn)和典型區(qū)域。監(jiān)測點(diǎn)分為一般性測點(diǎn)和離層規(guī)律研究測點(diǎn)。一般性測點(diǎn)間

3、距離層規(guī)律研究測點(diǎn)。一般性測點(diǎn)間距20m，每相隔三個(gè)一般性測點(diǎn)的監(jiān)，每相隔三個(gè)一般性測點(diǎn)的監(jiān)測點(diǎn)處各增加測點(diǎn)處各增加3個(gè)離層規(guī)律研究測點(diǎn)，測點(diǎn)間距為個(gè)離層規(guī)律研究測點(diǎn)，測點(diǎn)間距為1.5m。位移分站安裝在。位移分站安裝在1號(hào)測站附近。測點(diǎn)的布置方案和基點(diǎn)深度見下圖。號(hào)測站附近。測點(diǎn)的布置方案和基點(diǎn)深度見下圖。圖 3.1 29211輔運(yùn)順槽典型變形區(qū)域監(jiān)測系統(tǒng)布置 29211輔運(yùn)順槽C3A1C2C1巷道頂板巷道底板深基點(diǎn)深基點(diǎn)淺基點(diǎn)淺基點(diǎn)單位：mm單位：mm圖 3.3 測點(diǎn)基點(diǎn)深度布置圖圖67測力計(jì)布置與安裝a拱形支架測力計(jì)的安裝；b支架測力計(jì)安裝在頂板；c測力計(jì)安裝在巷道兩旁A木背板；B承壓板；

4、C測力計(jì)；D支承架 工作面順槽25m/30mAA1號(hào)測站A-A面錨索圖5 錨桿、索測力計(jì)安裝示意圖錨桿測力計(jì)CM-1 礦用測力錨桿是用于煤礦井下巷道圍巖應(yīng)力檢測的測試儀器，是分析巷道圍巖內(nèi)部應(yīng)力作用的最有效的檢測手段。它采用了金屬應(yīng)變測量技術(shù)和數(shù)字計(jì)算機(jī)技術(shù)，將兩種技術(shù)融為一體，形成了一種兼經(jīng)濟(jì)性、數(shù)字化、智能化為一體傳感變送器。測力錨桿分五個(gè)觀測段，設(shè)五組傳感器，分別測量巖體內(nèi)部不同位置作用于錨桿的應(yīng)力情況。測力錨桿安裝1 該測力錨桿要求全長錨固，錨固方法同普通的螺紋錨桿。2 安裝時(shí)，使用專用安裝桿連接測力錨桿和錨桿安裝機(jī)。攪拌時(shí)轉(zhuǎn)速不要太高，否則會(huì)損壞錨桿。7、煤柱應(yīng)力計(jì)、煤柱應(yīng)力計(jì) 將應(yīng)

5、力計(jì)預(yù)先放在煤體中，應(yīng)力計(jì)監(jiān)測的主要將應(yīng)力計(jì)預(yù)先放在煤體中，應(yīng)力計(jì)監(jiān)測的主要作用是：判斷煤柱應(yīng)力范圍和分布規(guī)律，為合理留作用是：判斷煤柱應(yīng)力范圍和分布規(guī)律，為合理留設(shè)煤柱尺寸提供依據(jù)。設(shè)煤柱尺寸提供依據(jù)。 煤柱側(cè)工作面?zhèn)?0m17m14m11m8m5m2m2m12m一、巷道圍巖周邊應(yīng)力觀測一、巷道圍巖周邊應(yīng)力觀測 巷道圍巖周邊應(yīng)力測定方法主要有鉆孔變形量測法、鉆孔應(yīng)力量測法、鉆孔應(yīng)變量測法，還可以通過測定周邊應(yīng)力作用的效果而間接地進(jìn)行觀測（應(yīng)力解除法相和應(yīng)力恢復(fù)法 ）。 常用的方法有應(yīng)力解除法相和應(yīng)力恢復(fù)法。常用的方法有應(yīng)力解除法相和應(yīng)力恢復(fù)法。 (一一)應(yīng)力解除法應(yīng)力解除法 1基本原理 巷道

6、圍巖都處于一定的應(yīng)力狀態(tài)之中，在應(yīng)力作用下圍巖發(fā)生一定的變形，其中大部分是彈性變形。當(dāng)人為地將巖體微元與基巖分離時(shí)，由于巖體微元的內(nèi)在應(yīng)力得到解除。它的幾何尺寸將發(fā)生彈性恢復(fù)，測出這種恢復(fù)應(yīng)變和彈性常數(shù)E，用彈性力學(xué)的方法計(jì)算出原來存在于圍巖中的應(yīng)力。 llL llL (6)假若巖體處于彈性狀態(tài)，則根據(jù)虎克定律就可以求得沿測點(diǎn)方向在l范圍內(nèi)的平均應(yīng)力=E。 l方向的平均應(yīng)變?yōu)?。若此處巖體承受壓應(yīng)力，則Ll為伸長；若此處巖體原受拉應(yīng)力。則Ll為縮短。 llL 圖 7-6 應(yīng)力測試裝置a-應(yīng)力解除法測試裝置； b應(yīng)力恢復(fù)法測試裝置 1應(yīng)力“解除槽”；2-測桿；3-百分表；4-液壓枕；5-水泥砂漿

7、；6-泵；7-壓力表 二、圍巖松動(dòng)圈的測定二、圍巖松動(dòng)圈的測定 在巖體中開掘巷道后，應(yīng)力重新分布，巷道圍巖表層不能承受壓力時(shí)則產(chǎn)生裂隙并發(fā)生變形位移、而形成破裂松動(dòng)圈。 實(shí)測松動(dòng)圈的范圍大小、形狀是設(shè)計(jì)地下工程、評(píng)定圍巖穩(wěn)定性，確定錨桿長度等的重要參數(shù)。松動(dòng)圈的測定方法很多，有鉆孔潛望鏡法、剪切帶量測法、鉆孔攝影法、鉆孔電視法、形變一電阻率法及聲波測試法等等。常用的是聲波測試法。聲波測試法具有快速、準(zhǔn)確、簡易、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)。 在巖體中造成一小振動(dòng)，根據(jù)所測得的聲波在巖體中的傳播特性與正常情況相比較，即可判定巖體受力后的形態(tài)即可判定巖體受力后的形態(tài)。 聲波的傳播速度決定于巖體的完整性，完整巖體的聲

8、波傳播速度一般較高；裂隙擴(kuò)張的圍巖松動(dòng)區(qū)波速相對較低。因而，在圍巖壓密區(qū)和松動(dòng)區(qū)之間會(huì)出現(xiàn)明顯的波速變化在圍巖壓密區(qū)和松動(dòng)區(qū)之間會(huì)出現(xiàn)明顯的波速變化。 （一）測試基本原理（一）測試基本原理 巖體聲速粗略數(shù)據(jù)表巖體聲速粗略數(shù)據(jù)表 （二）測試儀器（二）測試儀器 測試儀器：聲波儀及換能器。1、聲波儀：主要部件是發(fā)射機(jī)和接收機(jī)。發(fā)射機(jī)：能向聲波測試探頭(換能器)輸出一定頻率的電脈沖，向探頭輸出能量。接收機(jī)：將探頭所接收的微量訊號(hào)，經(jīng)過放大，并在示波管上反映出來。要求能夠正確顯示聲波波形，且測得發(fā)射后達(dá)到接收探頭的時(shí)間間隔，以便計(jì)算波速。 2、換能器：聲波測試探頭，按其功能可分為發(fā)射換能器和接收換能器。

9、 主要功能是將聲波儀所輸出的電脈沖變?yōu)槁暡芑驅(qū)⒙暡茏優(yōu)殡娪嵦?hào)輸送到主接收機(jī)。 原則上能互換使用，一般還是作專用儀器使用。 為使換能器與巖體很好地耦合，在壁面上一般用黃油作耦合劑，在鉆孔中一般用水作耦合劑。 巖石聲波探測儀：KH型聲波探測儀、SYC2.3型聲波巖石參數(shù)測定儀、MA-、型圍巖松動(dòng)圈測試儀型圍巖松動(dòng)圈測試儀等。 （三）（三）.聲波傳播送度的測定聲波傳播送度的測定 發(fā) 射 器發(fā) 射 換 能 器振 蕩 器計(jì) 算 門控 制 器接 收 換 能 器接 收 器計(jì) 算 顯 示 器（四）聲波探測的工作方式（四）聲波探測的工作方式 1、雙孔法、雙孔法 1）鉆兩個(gè)平行鉆孔，鉆孔直徑4246mm，孔深

10、在8m以內(nèi)，孔間距1.52m。 2） 將發(fā)射換能器和接收換能器分別安設(shè)在兩個(gè)鉆孔內(nèi)，并較好地耦合。采用點(diǎn)測法時(shí)，將發(fā)射和接收換能器同時(shí)平行移動(dòng)20cm測讀一次。 3）測得縱波傳播L間距的時(shí)間tP 。在橫波能辨別的條件下也測橫波到達(dá)的時(shí)間ts，并做好聲波記錄。由此可得Vp 、V等參數(shù)。 圖 聲波探測方式a雙孔法； b單孔法； F發(fā)射；S接收 2 單孔法單孔法 單孔法每次測試只需一個(gè)孔，也可以直接利用錨桿孔。這種方法操作簡單，準(zhǔn)備工作量小。 KH型聲波探測儀主要用于單孔測試。 單孔測試工作方式：一發(fā)一收，一發(fā)兩收。 測試時(shí)，將發(fā)射換能器F和接收換能器S插入孔內(nèi)，并在孔內(nèi)注滿水。 測試原理：測試原理

11、： （五）應(yīng)用聲波探測圍巖松動(dòng)圈（五）應(yīng)用聲波探測圍巖松動(dòng)圈 1 測試位置選擇測試位置選擇 巷道斷面位置選擇應(yīng)考慮的原則： 1）巷道圍巖的力學(xué)特性應(yīng)盡可能均勻； 2）避免通過大裂隙發(fā)育帶(如小斷層、節(jié)理發(fā)育帶等)，要選擇圍巖具有代表性的地點(diǎn)； 3）使測孔布置在巷道圍巖易損壞部位(如拱頂、拱角處等)及影響圍巖穩(wěn)定性的關(guān)鍵部位。 2 測試方法測試方法 1）確定巷道測試位置后，在巷道壁的各個(gè)部位布置適量的測孔，量測距巷壁不同深度的點(diǎn)的聲波傳播速度變化，繪制波速距巷壁不同深度的變化曲線，即VpL曲線。 2）結(jié)合巖體正常波速和地質(zhì)情況，應(yīng)力下降的裂隙帶或松動(dòng)帶，表現(xiàn)為波速的相對降低區(qū)；3）應(yīng)力升高的裂隙壓密帶，表現(xiàn)為波速的相對升高區(qū)；4）原巖應(yīng)力區(qū)，則為正常波速區(qū)。5）拱形斷面巷道測孔布置如圖，各測孔的傾角：