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1、40煤矿支护2009 年第 3 期石家庄中煤杯参评论文煤矿锚杆支护巷道顶板稳定性的监测方法郭相参1张爱英2 1 西安科技大学, 陕西 西安 7100541; 安康学院, 陕西 安康 725000摘要本文以陕西某煤矿支护巷道为例, 介绍顶板离层仪的结构、安装、监测原 理、监测过程及实际应用情况。顶板离层仪的成功应用, 实现了对支护巷道顶板稳定性的同步监测。通过对监测结果进行分析, 检验锚喷支护参数的合理性, 在发现顶板下沉达到临界值时, 可以及时采取相应的工程措施并修改原支护参数, 确保煤矿巷道安全与稳定, 对巷道围岩支护参数的合理设计具有一定实际意义和工程价 值。关键词煤矿支护巷道稳定性离层临
2、界值监测与反馈顶板离层仪是监测顶板围岩变形分离时1引言所产生下沉位移的一种仪器, 图 1 为 L BY型顶板离层仪, 其由基点锚头、测绳、 - 普遍认为, 巷道围岩失稳的过程是, 巷 道开挖破坏了围岩体原始的静态平衡, 使得 巷道围岩体内原始应力获得二次分布, 如果 二次应力达到或者超过围岩强度, 巷道围岩 将产生失稳破坏。为及时掌握支护巷道围岩动态信息, 就需要对围岩稳定性进行监测, 达到及时采取补救措施和调整支护参数的目的。支护巷道围岩稳定与否, 直接关系到巷道围岩的支护效果和煤矿的安全生产, 因此 合理准确的巷道围岩稳定性监测方法, 成为 确定巷道围岩支护参数合理与否的关键。 巷道围岩稳
3、定性监测需要借助于一定的指标参数, 岩土工程中巷道围岩稳定与失稳破坏 均会表现出一定量的变形。研究认为, 通过巷 道顶板的变形观测, 可以方便地监测支护巷道 顶板稳定性, 进而检验支护参数的合理性。下 面介绍利用顶板离层仪观测顶板的下沉位移, 监测支护巷道顶板稳定性的方法。托盘、标尺四部分组成。本仪器结构简单, 读数直观, 使用方便, 能为巷道支护设计, 顶板变形安全监测提供可靠的参数 1 。图 1 LBY - 型顶板离层仪2 2 顶板离层仪的工作原理 目前巷道顶板变形的监测方法主要有声波法、多点位移 计法、地质 雷达 法、渗 透法、地震波法和高密度电阻率法等。这些方法所用仪器组成复杂, 使用
4、操作繁琐且对使用的环境条件要求高。相对而言, 顶板离层 仪不仅操作方便, 而且对环境条件几乎无特 殊要求, 能够较好地满足井下条件 2 。下沉位移。该方法的基本原理为此, 我们采用顶板离层仪来监测顶板2顶板离层仪的工作原理 3- 4是: 通过 测量安设在巷道顶板某断面不同顶板围岩深2 1 顶板离层仪度处的下沉值 ( s) 判定顶板下沉位移。图2009 年第 3 期煤矿支护412 为测量时离层仪的安装情况, 在巷道顶板 钻孔内不同深度处设置监测点, 记为 ( 1) 、( 2) 、( 3) 、 ( 4) 。相应的标尺读数值表示巷 道顶板表 面相对 于所 测深 度 li ( i = 1, 2, 3,
5、 4) 的下沉值 ( r i ) 。如果所 测深度足 够 深, 围岩稳定, 没有下沉, 则此时标尺读数 值为顶板表面下沉绝对值 ( s0 ) 。、 ! 、 、 # 为锚固点; 、 % 、 巷帮采用直径 18 0m m、 长度 1 8m 的普通树脂锚杆支护, 间排距为 800 ( 800 ( m m ) , 第 一 道 锚 杆 距 顶 板 300mm , 锚杆采用端锚方式。 3 1 测点的布置根据监测需要, 在支护巷道某监测断面顶板中线处布置 6 个监测孔, 每个监测孔内 布置两个监测点。3 2 仪器安装步骤 钻孔: 用 直径 27 0 28 0mm 钻头在顶板钻孔, 监测孔深应比预计最大监测点
6、 深 50 100mm ; % 安设孔内固定器 ( 监测点) : 先安设 最深监测点定位器, 用安装杆把固定器缓缓 送至设计位置, 轻拉一下测绳确认固定器已 锚住, 送入过程中用手拉紧测绳; 用同样方 法装入其它监测点, 直至完成; 连接标尺: 自下而上依次将外 标尺 固定在测绳上并确保两个标尺移动顺畅, 不图 2顶板离层示仪受任何卡阻, 截去多余的测绳, 并做好对应 根据岩石力学理论, 不同深度处围岩的 下沉量不等。因此, 可在巷道顶板的监测位 置钻孔, 并在钻孔内不同深度处布置监测点 ( 锚固点) , 进行多次测量可得到顶板不同层 位岩层的位移差, 进而判断出巷道顶板的稳 定性和锚杆的支护
7、效果。当离层 仪测点 数较少, 不能 满足目 的时, 可以围绕测点布置多个近距离监测孔来 达到目的。如果在巷道同断面不同宽度位置布置多个监测孔, 则可探寻巷道顶板围岩的 变形规律。的监测点标记; ) 安装完毕后, 记录指示仪编号、安装 日期及位置、标尺初始读数。3 3 测试过程安装完毕后每天读取一次数据, 直到读数不再有变化、基本稳定为止, 这时的数据 读数表示顶板的最大离层情况, 监测点深度 及监测数据如表 1 所示。 3 4 数据分析应用由表 1 可知, 该矿在锚、喷、局部挂网支护巷道中, 锚固范围之内的顶板围岩和锚 固范围之外的顶板围岩均不同程度地发生了3支护巷道围岩稳定监测应用实例离层
8、。锚杆锚固范围内 ( 2 0m) 的顶板围岩离层量变化在 0 0 14 0mm 之间, 说明 陕西某煤矿已支护的梯形断面巷道, 巷 道断面参数为: 垂直高度为 2 4m, 上顶宽 度为 2 4m, 下底宽度为 2 6m, 掘进断面为 6 0m 2 , 净断面 为 4 9m 2。该 巷道 采用锚、喷、局 部 挂 网 支 护 方 案, 顶 板 采 用 直 径18 0mm 、长 2 0m 的 普 通树 脂 锚杆 支护,锚、喷、局部挂网支护效果好, 能阻止顶板 的离层。在锚、喷锚固范围以外, 顶板离层 量变化在 5 0 27 5mm 之间, 锚杆锚固范围 内外的离层量均 远小于顶 板离层的 临界值(
9、国外一般规定临界值为 20 0mm, 根据该矿实际情况暂定锚固范围内临界值为 20 0mm;42煤矿支护2009 年第 3 期锚固范围外临界值为 35 0mm) 。而且顶板不 同层位岩层的位移差变化在 2 5 13 5mm 之 间。说明巷道顶板中 没有出现较大的离层, 稳定性好, 锚杆支护效果好, 因而锚杆支护 的强度和间排距是安全合理的。及时采取相应的工程措施, 并修正原支护参 数, 保证煤矿安全生产和指导巷道支护设计 与施工。联系电话: 15991685462。围岩稳定性的监测, 有利于及时获得巷道围岩的变形情 况, 检验 锚杆支护 参数合理 与 否, 一旦发现围岩变形超出临界值, 就必须
10、( 上接第 36 页) 参考文献( 收稿日期: 2008- 03- 04; 责任编辑: 黄程, 2000, 20 ( 4) , 18- 19翔) 1许东俊, 章光, 等岩爆的应力状态研究 J岩 石力 学 与工 程 学报,第一作者简介梁祖军男, 1968 年出生,2000, 19 ( 2) 167- 172河南郸城人。1991 年毕业于焦作矿业学院, 2冯涛, 王文星, 潘长良岩石应力松工程硕士。现任中平能化集团建工集团公司弛试验 及两类岩爆研究 J湘潭建井三处副总工程师, 高级工程师。联系电矿业学院学报, 2000, 15 ( 1) 27-31话: 13137535856 或 0375- 2727281; E -m ail: liangzujun212 sina com 。 3冯涛, 谢学斌, 等岩石脆性及描述岩爆倾 向的脆性系数 J矿 冶工( 收稿日期: 2009- 06- 04; 责任编辑: 陈桂娥)Thank you for evaluating AnyBizSoft PDF Converter.You can only convert 5 pages with the trial version.To get all the pages converted, you need to purchase the software from:http:/
