矿井围岩稳定在监控测量的应用

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  [摘 要]保护井巷围岩稳定有两方面的措施:一是保护井巷硐室围岩原有的强度和承载能力,如及时封闭围岩以防风化,及时衬砌阻止围岩产生过大变形和松动;二是赋予围岩一定的强度使其稳定性有所提高,如给围岩注浆封闭裂隙,用锚杆加固危岩等。
  中圖分类号:TD163 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2013)09-0298-01
  锚喷支护作为保护硐室围岩稳定的措施之一,起到了上述两种作用,是目前井巷维护的主要方法。
  一、井巷维护方法主要有以下三个方面:
  1.合理选择井巷位置
  井巷的位置决定于工程的目的和要求。但为了安全、节约支架材料、节约经常的维修费用,以及便于掘进,有时还必须从维护角度加以审察。这就是说,主要井巷应尽可能布置在稳定性好的岩体中,而应尽量不布置在稳定性极差的破碎岩体中,如流砂、地质破碎带等。当岩体初始应力场水平主应力最大时,平巷的轴向最好与最大水平主应力平行或斜交,尽量避免直交。另外在考虑井巷系统时,也应尽量避免井巷应力集中区互相叠加。
  2.合理选择断面形状
  不同的断面形状及巷道高宽比,对围岩应力分布有不同的影响。从防止围岩应力集中考虑,最好的断面形状是圆的或椭圆形的。在三维应力不等的条件下,只有椭圆形的围岩应力分布才是均匀的。
  井巷断面的最大尺寸,应在实用、经济的基础上尽可能沿着最大来压方向布置。当顶压大于侧压时,假若单纯从维护巷道考虑,平巷高度应大于宽度;当侧压大于顶压时,则反之。
  但是,选择断面形状还要从生产角度来考虑,即从设备布置、断面利用率和施工方便考虑。这样,椭圆形不一定是最合理的。这就要从生产和围岩应力集中两个方面综合考虑断面形状。当围岩应力集中远远小于岩体强度时,选形应主要考虑使用方便,对应力集中的问题则不必考虑了。反之,当岩体强度较弱时,这时从防止围岩应力集中方面考虑断面形状是一个不可缺少的因素。断面形状的选定还要考虑所采用的维护方法和选择的支架材料。如采用木材支架,断面形状一般为直线形,而采用锚喷支护,断面形状就不受限制。
  3.合理选择支架类型
  为维护巷道,首先应区分地压类型,并根据地压类型来选择支架类型。对于较大的变形地压,一般的刚性支架难以支承,应选用可缩性的支架。这种支架对较大的变形地压能作暂时的“退让”,在围岩变形过程中,大部分地压由围岩通过变形释放出来并自身承担其所能承担的一部分。当作用在支架卜的压力减至某一较小值时,支架就能“不再退让”而能承担并顶住,如目前广泛使用的锚喷支护。
  二、围岩监控测量
  巷道支护的监测是支护成败的重要环节之一,现场监测可以为支护参数的优化和工程质量的管理提供基础数据,合理确定二次支护的时机。因此,监测工作是围岩巷道支护的基本组成部分。
  (一)巷道围岩表面位移观测
  巷道围岩表面位移观测,是软岩巷道最重要的必测项目,其目的是掌握巷道从开挖至报废期间围岩表面变形及断面收缩情况,检验支护形式和参数是否合理以及在采动影响下支护的可靠程度。
  1.测点布置
  采用双十字布点法,如图5—10所示。
  2.测点安设
  测点应在距掘进工作面5~6m范围内安设。
  按照图5—10所示的测点布置,钻直径为42mm、深为380mm垂直围岩表面的孔,将长度为400mm、直径为42mm的木桩打人孔中。木桩端部安设环形钩和平头测钉如图5—11所示。
  3.用BHS型测枪测量
  当巷道围岩表面位移量大于3—5mm/d,预计总位移量大于100mm,并且测量精度不太高时,用BHS型测枪(图5—12)和测线绳就可以进行位移测量。
  使用测枪量测两点间距时,首先应确定一对测点,如图5—10所示。一侧测点可选用弯钩测钉,另一侧测点选用平头凹心测钉。测量时将尺带尾端拉环套在测钩上,手压卡簧片松开扳机,移动枪体放出尺带。待测枪触头组的顶尖或接长杆顶端接近对应测点的平头测钉时,将扳机压至一挡位置。压住尺带,当顶尖触到平头测钉的凹心时,扳机压至二挡,锁死尺带。于镜片处测读尺标线所指数值,予以记录。
  4.用收敛计测量
  当巷道或硐室断面高大,岩体表面位移速度小于0.5mm/d,总位移量不限,测量精度要求较高时,可选用百分表测尺,又名收敛计。用时从带孔的钢卷尺读大数,从百分表读小数,精确度可达0.01mm,测量距离可达15~30m(小断面巷道自然也可用)。
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