矿山测试技术采场及巷道测试技术

1、2022年6月17日1矿山压力观测的意义矿山压力观测的意义v通常把由开采过程而引起的岩移运动对支架围岩所产生的作用力，称为矿山压力。 v矿山压力显现：顶板下沉和跨落、底板鼓起、片帮、支架变形和损坏、充填物下沉压缩、煤岩层和地表移动、露天矿边坡滑移、冲击地压、煤与瓦斯突出等。v按位置主要分为采场和巷道矿压观测2022年6月17日2图图4.1 4.1 上覆岩层运动状态与支承压力分布上覆岩层运动状态与支承压力分布ss3s2s1L3=L4=.=LnL2L1m4m3m1m2s1(a)(a)2022年6月17日3q1=m1r1q Lo21 22 42q Loq Lo28h1ABLo( a )q2= mir

2、1 AOB( b )ni= 1Om图3.5 岩梁的支承条件与弯距 a-嵌固状态; b-简支状态2022年6月17日4m il ihlo（b）（a）（c）（d）P P4 42022年6月17日5（e） 岩层运动由弯曲沉降发展至破坏的力学条件是岩层中的最大弯曲拉应力达到其抗拉强度。即： ttmax（3.1） 力学条件力学条件图3.1弯拉破坏的运动形式2022年6月17日6lo（a）（b）图3.2 剪切运动的基本形式 2022年6月17日7(a)hmZmEbo?hoLK(b)SACoLoA = Loi?ho1ao?ho图3.12 采场上覆岩层运动3.3.1采场上覆岩层运动的两个发展阶段采场上覆岩层运

3、动的两个发展阶段初次运动阶段从岩层由开切眼开始悬落,到对工作面有影响的一、二个传递岩梁第一次断裂运动结束为止。（如图3.12（a）、（b）2022年6月17日8(e)(f)(d)(c)c1b2?hc2?hAa2L1LA = C1?hAa1?hiLb1?h图3.12上覆岩层运动周期性运动阶段从岩层初次运动结束到工作面采完，顶板岩层按一定周期有规律的断裂运动，称做周期性运动阶段（如图3.12（c）（f）。支架围岩关系v对围岩的稳定来说，允许变形越大，需要的支护力越小v支护时机问题，支护要在需要压力大于最大工作阻力之前2022年6月17日9初撑力大小影响顶板的稳定位置，初撑力偏低，稳定位移增加。煤壁

4、片帮加剧。2022年6月17日10图图4.1 4.1 上覆岩层运动状态与支承压力分布上覆岩层运动状态与支承压力分布(b)(b)s1m2m1m3m4L1L2L3=L4=LnL1s1s2s3s2022年6月17日111、煤壁前方应力分布：、煤壁前方应力分布：sin1sin120mxfpyeN二、采场围岩极限平衡二、采场围岩极限平衡2022年6月17日12图图4.2 4.2 采煤工作面前后方的应力分布采煤工作面前后方的应力分布ABCDK HHH工作面前方应力变化区；工作面控顶区；垮落岩石松散区； 垮落岩石逐渐压缩区；垮落岩石压实区；A原岩应力区；B应力增高区；C应力降低区；D应力稳定区2022年6月

5、17日13图图4.3 4.3 已采区及其两侧煤柱的应力分布已采区及其两侧煤柱的应力分布AB1CB2CDHHHK1HK2HA原岩应力区；B1、B2应力增高区；C应力降低区； D应力稳定区2022年6月17日14 3 3 1 1mHm1m2m2ABCLkL1L2L3LnLn - 1A1A2A3An - 1An图3.9 上覆岩层运动情况 A-冒落带 B-裂隙带 C-缓沉带2022年6月17日152022年6月17日16采场矿压观测v采场支架与支柱的工作阻力观测v顶板下沉量观测v活柱下缩量v巷道表面位移观测v超前支承压力观测v超前支护单体支柱观测v锚杆（索）拉拔力测试v锚杆应力测试2022年6月17日

6、17支柱最大工作阻力Pm变化图 v321m时来压2022年6月17日18v初撑力偏低图2-25 最大工作阻力区间分布图2-24 初撑力区间分布2022年6月17日192022年6月17日20图2-29 各断面的变形速度2022年6月17日212022年6月17日22综采支架测力仪综采支架测力仪(电脑圆图电脑圆图)vKBY一一60型数显综采测压表型数显综采测压表(单表、双表、三表单表、双表、三表)v用于综采支架压力检测、数显，直观、灵敏度高。 vYTL一一130型圆图记录仪型圆图记录仪v监测综采支架工作压力，记录周期压力曲线。支架压力观测2022年6月17日23覆岩内部移动变形观测v深部基点观测

7、v钻孔电视监测v井下钻孔双端封堵测漏技术监测导水断裂带v钻孔超声成像2022年6月17日24ACLY3型顶板离层仪型顶板离层仪v监测围岩、顶板、内部岩层分离时产生位移量的仪器，横置显示， 直观、无误差。监测顶板岩层移动装置，垂直安装，成本低，方便直观，适用批量装配。深部位移观测2022年6月17日252022年6月17日26深基点位移分析2022年6月17日27钻孔电视监测摄像机头导杆电缆2022年6月17日282022年6月17日29钻孔超声成像v同时测量声波回波的能量及传播时间 2022年6月17日302022年6月17日31巷道观测v表面位移：监测目的是监测巷道相对变形量，从而判定其稳定

8、性。使用测枪测试。v顶板离层：监测目的是观察顶板稳定状况，及时采取安全措施。使用仪器为离层指示仪。v松动圈范围：多点位移计，用超声波检测仪辅助。v支承压力分布：钻孔油压枕。v锚杆轴力：监测目的是检测锚杆强度是否合适，以调整密度。使用仪器为测力锚杆。v托锚力：监测目的是检测托板对围岩支护的阻力。整体评价锚杆工作状况。使用仪器为锚杆液压枕。v拉拔力：监测目的是确定锚杆的锚固力。使用仪器为测力计。2022年6月17日322022年6月17日33一、受采动影响巷一、受采动影响巷道的围岩应力：道的围岩应力： 巷道围岩应力：峰巷道围岩应力：峰值点即弹塑性分值点即弹塑性分界点界点弹性变形应力分布弹性变形应力

9、分布塑性变形应力分布塑性变形应力分布增加强度增加强度降低应力降低应力2022年6月17日342.5m2.16m1.83m1.83m2.16m2.5m （a）雷达探测结果）雷达探测结果 （b）数值模拟结果）数值模拟结果 图图 巷道围岩破坏范围巷道围岩破坏范围2022年6月17日35图图 概化定量设计模型概化定量设计模型煤巷锚杆支护设计方法煤巷锚杆支护设计方法bcaL=2 a悬吊理论组合拱理论2022年6月17日36v KHG一一35型矿用测尺型矿用测尺（杆）v拉杆伸缩式，可锁止，有高档铝合金、高级钢管、PVC轻便管三种。v矿用多功能测枪主要是用来测量两矿用多功能测枪主要是用来测量两点距离变化的一

10、种机械式测量仪器，点距离变化的一种机械式测量仪器，同时可以测量水平角度。同时可以测量水平角度。 表面位移观测2022年6月17日37KY一一82型顶板动态仪型顶板动态仪v测量顶、底板下沉量及移近量，为顶、底板来压预报提供依据。表面位移观测2022年6月17日384900型荷载盒（测力计）型荷载盒（测力计）表面应力观测2022年6月17日394450型振弦位移传感器型振弦位移传感器 v4450型振弦位移传感器与前述基康位移计结合可以实现远距离遥测，特别适用于长电缆信号传输的方式。 深部位移观测2022年6月17日407350型声波位移计型声波位移计v7350型声波位移计测头可以插进8m深的导管里探测各个锚头的位移深部位移观测2022年6月17日41超声波2022年6月17日42钻孔应力计结构示意图深部应力观测2022年6月17日43钻孔应力计 v本品是一种新型的用于采矿、隧道等地下工程中进行岩体应力变化的一次仪表.它具有结构简单、刚度大、性能可靠、灵敏度和精度高、安装使用方便等特点.可通过二次仪表进行人工或自动检测。深部应力观测2022年6月17日442022年6月17日45锚杆（索）观测2022年6月17日46YMS一一180型液压锚索涨拉机型液压锚索涨拉机具具(锚索张拉器锚索张拉器)v检测锚索锚固力，双向液压油泵，安全、方便、快速做锚索拉力试验。锚杆