巷道矿山压力观测

1、掘巷影响区掘巷影响稳定区回采影响区回采影响稳定区下区段回采影响区与回采工作面的距离或时间上区段工作面（A）下区段工作面（B）围岩变形速度1 活杆；2 弹簧；3 套管；4 基准点图65 测点的安设 图66 测点的布置方式 a垂直布置一对测点； b十字布置； c网格布置 0246810121416182022242628303234081624324048566472808896104112120128136144152两帮累计变形（mm）两帮变形速度（mm/d）天数（d）图619 钻孔多点位移计1钻孔；2测定锚固器；3连接杆；4量测头；5保护盖；6测量杆 巷道围岩深部变形位移观测3m2m7m4.

2、5m2m1m4.5m2m1m三、顶板安全状况监测三、顶板安全状况监测( (一一) )测站布置及测点安设测站布置及测点安设( (二二) )测点的布置方式测点的布置方式( (三三) )观测仪器与使用方法；观测仪器与使用方法；顶板离层指示仪顶板离层指示仪（a）现场打钻施工 （b）测点基点的安设 （c）监测点数据线安装 （d）监测分站安装 （e）数据传输线路铺设（f）数据传输线路调试 辅运顺槽典型变形区域监测系统布置方案辅运顺槽典型变形区域监测系统布置方案 监测地点选择辅运顺槽中监测地点选择辅运顺槽中300m典型区域。监测点分为一般性测点和典型区域。监测点分为一般性测点和离层规律研究测点。一般性测点间

3、距离层规律研究测点。一般性测点间距20m，每相隔三个一般性测点的监，每相隔三个一般性测点的监测点处各增加测点处各增加3个离层规律研究测点，测点间距为个离层规律研究测点，测点间距为1.5m。位移分站安装在。位移分站安装在1号测站附近。测点的布置方案和基点深度见下图。号测站附近。测点的布置方案和基点深度见下图。图 3.1 29211辅运顺槽典型变形区域监测系统布置 29211辅运顺槽C3A1C2C1巷道顶板巷道底板深基点深基点浅基点浅基点单位：mm单位：mm图 3.3 测点基点深度布置图图67测力计布置与安装a拱形支架测力计的安装；b支架测力计安装在顶板；c测力计安装在巷道两旁A木背板；B承压板；

4、C测力计；D支承架 工作面顺槽25m/30mAA1号测站A-A面锚索图5 锚杆、索测力计安装示意图锚杆测力计CM-1 矿用测力锚杆是用于煤矿井下巷道围岩应力检测的测试仪器，是分析巷道围岩内部应力作用的最有效的检测手段。它采用了金属应变测量技术和数字计算机技术，将两种技术融为一体，形成了一种兼经济性、数字化、智能化为一体传感变送器。测力锚杆分五个观测段，设五组传感器，分别测量岩体内部不同位置作用于锚杆的应力情况。测力锚杆安装1 该测力锚杆要求全长锚固，锚固方法同普通的螺纹锚杆。2 安装时，使用专用安装杆连接测力锚杆和锚杆安装机。搅拌时转速不要太高，否则会损坏锚杆。试验目的试验目的锚杆拉拔力试验的

5、目的是判定巷道围岩的可锚性、评价锚杆、树脂、围岩锚固系统的性能和锚杆的锚固力。 试验试验地点地点和锚杆和锚杆的选择的选择试验地点应尽量靠近掘进工作面，围岩较平整，未发生脱落、片帮等现象。试验锚杆应避开钢带（钢筋梯）安装，距邻近锚杆不小于300mm。平巷每安装300根锚杆或掘进100米巷道，抽试三组锚杆，其中每组拱顶锚杆2根，边帮锚杆1根；设计变更或材料变更时另作一组拉拔力测试。7、煤柱应力计、煤柱应力计 将应力计预先放在煤体中，应力计监测的主要将应力计预先放在煤体中，应力计监测的主要作用是：判断煤柱应力范围和分布规律，为合理留作用是：判断煤柱应力范围和分布规律，为合理留设煤柱尺寸提供依据。设煤

6、柱尺寸提供依据。 煤柱侧工作面侧20m17m14m11m8m5m2m2m12m一、巷道围岩周边应力观测一、巷道围岩周边应力观测 巷道围岩周边应力测定方法主要有钻孔变形量测法、钻孔应力量测法、钻孔应变量测法，还可以通过测定周边应力作用的效果而间接地进行观测（应力解除法相和应力恢复法 ）。 常用的方法有应力解除法相和应力恢复法。常用的方法有应力解除法相和应力恢复法。 (一一)应力解除法应力解除法 1基本原理 巷道围岩都处于一定的应力状态之中，在应力作用下围岩发生一定的变形，其中大部分是弹性变形。当人为地将岩体微元与基岩分离时，由于岩体微元的内在应力得到解除。它的几何尺寸将发生弹性恢复，测出这种恢复

7、应变和弹性常数E，用弹性力学的方法计算出原来存在于围岩中的应力。 llL llL (6)假若岩体处于弹性状态，则根据虎克定律就可以求得沿测点方向在l范围内的平均应力=E。 l方向的平均应变为 。若此处岩体承受压应力，则Ll为伸长；若此处岩体原受拉应力。则Ll为缩短。 llL 图 7-6 应力测试装置a-应力解除法测试装置； b应力恢复法测试装置 1应力“解除槽”；2-测杆；3-百分表；4-液压枕；5-水泥砂浆；6-泵；7-压力表 二、围岩松动圈的测定二、围岩松动圈的测定 在岩体中开掘巷道后，应力重新分布，巷道围岩表层不能承受压力时则产生裂隙并发生变形位移、而形成破裂松动圈。 实测松动圈的范围大

8、小、形状是设计地下工程、评定围岩稳定性，确定锚杆长度等的重要参数。松动圈的测定方法很多，有钻孔潜望镜法、剪切带量测法、钻孔摄影法、钻孔电视法、形变一电阻率法及声波测试法等等。常用的是声波测试法。声波测试法具有快速、准确、简易、经济等优点。 在岩体中造成一小振动，根据所测得的声波在岩体中的传播特性与正常情况相比较，即可判定岩体受力后的形态即可判定岩体受力后的形态。 声波的传播速度决定于岩体的完整性，完整岩体的声波传播速度一般较高；裂隙扩张的围岩松动区波速相对较低。因而，在围岩压密区和松动区之间会出现明显的波速变化在围岩压密区和松动区之间会出现明显的波速变化。 （一）测试基本原理（一）测试基本原理

9、 岩体声速粗略数据表岩体声速粗略数据表 （二）测试仪器（二）测试仪器 测试仪器：声波仪及换能器。1、声波仪：主要部件是发射机和接收机。发射机：能向声波测试探头(换能器)输出一定频率的电脉冲，向探头输出能量。接收机：将探头所接收的微量讯号，经过放大，并在示波管上反映出来。要求能够正确显示声波波形，且测得发射后达到接收探头的时间间隔，以便计算波速。 2、换能器：声波测试探头，按其功能可分为发射换能器和接收换能器。 主要功能是将声波仪所输出的电脉冲变为声波能或将声波能变为电讯号输送到主接收机。 原则上能互换使用，一般还是作专用仪器使用。 为使换能器与岩体很好地耦合，在壁面上一般用黄油作耦合剂，在钻孔

10、中一般用水作耦合剂。 岩石声波探测仪：KH型声波探测仪、SYC2.3型声波岩石参数测定仪、MA-、型围岩松动圈测试仪型围岩松动圈测试仪等。 （三）（三）.声波传播送度的测定声波传播送度的测定 发射器发射换能器振荡器计算门控制器接收换能器接收器计算显示器（四）声波探测的工作方式（四）声波探测的工作方式 1、双孔法、双孔法 1）钻两个平行钻孔，钻孔直径4246mm，孔深在8m以内，孔间距1.52m。 2） 将发射换能器和接收换能器分别安设在两个钻孔内，并较好地耦合。采用点测法时，将发射和接收换能器同时平行移动20cm测读一次。 3）测得纵波传播L间距的时间tP 。在横波能辨别的条件下也测横波到达的

11、时间ts，并做好声波记录。由此可得Vp 、V等参数。 图 声波探测方式a双孔法； b单孔法； F发射；S接收 2 单孔法单孔法 单孔法每次测试只需一个孔，也可以直接利用锚杆孔。这种方法操作简单，准备工作量小。 KH型声波探测仪主要用于单孔测试。 单孔测试工作方式：一发一收，一发两收。 测试时，将发射换能器F和接收换能器S插入孔内，并在孔内注满水。 测试原理：测试原理： （五）应用声波探测围岩松动圈（五）应用声波探测围岩松动圈 1 测试位置选择测试位置选择 巷道断面位置选择应考虑的原则： 1）巷道围岩的力学特性应尽可能均匀； 2）避免通过大裂隙发育带(如小断层、节理发育带等)，要选择围岩具有代表性的地点； 3）使测孔布置在巷道围岩易损坏部位(如拱顶、拱角处等)及影响围岩稳定性的关键部位。 2 测试方法测试方法 1）确定巷道测试位置后，在巷道壁的各个部位布置适量的测孔，量测距巷壁不同深度的点的声波传播速度变化，绘制波速距巷壁不同深度的变化曲线，即VpL曲线。 2）结合岩体正常波速和地质情况，应力下降的裂隙带或松动带，表现为波速的相对降低区；3）应力升高的裂隙压密带，表现为波速的相对升高区；4）原岩应力区，则为正常波速区。5）拱形断面巷道测孔布置如