浅论煤矿巷道支护围岩松动圈理论技术的应用
煤巷支护设计中围岩松动圈支护理论的应用
煤巷支护设计中围岩松动圈支护理论的应用发布时间:2022-10-12T03:12:07.465Z 来源:《科学与技术》2022年第11期作者:陈健[导读] 在屯兰矿12501运输巷道内,根据围岩松动圈支护理论,运用PHD-2型松动圈测试仪器进行测试陈健鄂托克前旗长城五号矿业有限公司内蒙古自治区鄂尔多斯市 016200摘要:在屯兰矿12501运输巷道内,根据围岩松动圈支护理论,运用PHD-2型松动圈测试仪器进行测试,能初步确定LP的数值—松动圈的厚度值,再进行松动圈的分类。
通过对已测结果的分析,得知巷道围岩松动厚度介于1.3-1.5m之间,按照围岩的分类标准划分,属于中松动圈Ⅲ类一般围岩。
此种情况应按照悬吊理论设计支护参数,以此重新确定该巷道的支护方案。
操作人员通过对现场进行多次测量与实验,验证了巷道的变形量较小,顶底板最大位移接量小于25mm,双侧最大位移量小于35mm,围岩性能依然稳定。
以上数据表明根据围岩松动圈理论来设计巷道支护方式及参数是合理可靠的。
关键词:围岩松动圈;支护理论;测试技术;支护设计前言:煤矿安全生产的重点任务就是巷道支护,所以,巷道支护理论的研究者对于支护理论的研究方法给出了多种解答。
如组合梁理论、组合拱理论、悬吊理论等。
但是这些研究者给出的方法都是基于理论层面,没有经过系统的测算与实践,部分结果具有片面性。
巷道围岩力学特征及其复杂,在应用时,首先要根据巷道实际情况与围岩类型来选择合理的支护理论。
1围岩松动圈的定义如在原始围岩中开挖巷道,直接导致周边围岩应力与强度变化;其次,围岩的受力情况直接由三向变成两向,巷道附近径向应力逐渐消失。
相反,环向应力集中,开挖后围岩变得较为脆弱。
当下降后的围岩强度小于集中应力,围岩处于弹塑性状态,围岩比较稳定,无需考虑巷道支护问题。
当开挖巷道后,围岩破裂将从周边至深处逐渐扩张,直至达到另一个新的三向应力平衡状态后,这时的围岩中极有可能出现一个破裂带,这就是“围岩松动圈”。
松动圈测试技术及其在巷道支护中的应用
顶锚杆采用  ̄ 2 2 x 2 4 0 0 m m普强螺纹钢锚杆 ,间排距 8 0 0 m m x 8 0 0 m m,配 1 2 0 m m x l 2 0 m m x l 2 m m普强异 形 托盘 ;帮锚 杆采用  ̄ 2 0 x 2 6 0 0 m m普强 螺纹钢锚
杆 ,间 排 距 8 0 0 mmx 8 0 0 n U T l ,配 1 5 0 m mx l 5 0 mmx 1 0 i n l n的铁托 盘 ,另 加一 块 2 0 0 m mx 2 0 0 m mx 5 0 m m
的木托板 。原方案难 以有效控制此类高应力工程软岩
测法 、地 震波法 、形变一 电阻法 、多点位 移计量测 法 、声波法和渗透法等。现场容易接受 、易于测试 的
同 煤 科 技
T O N G ME I K E J I 2 0 1 3 年第 3 期
为多 点位 移计 量测 法 和声 波法 。本 次松 动圈测 试采 用
索使用 3 根Z 2 3 6 0树脂药卷 ,张拉力 3 5 M P a 。锚索
上
式 中 :c , — — 围岩 的 内聚力 和 内摩擦 角 。 由式 ( 1 ) 、式 ( 2 ) 可得 塑性 区半径 r 为:
式中:O " o ,O " r ——径向应力与切 向应力 ;
r ——极 限平衡 区。
道。此次注浆加固目的在于控制煤帮大变形 ,因此松
动 圈测试 只在 两帮进 行 。
极 限平衡 微 分方 程为 :
浅谈围岩松动圈理论及对锚喷支护定量计算的指导作用
浅谈围岩松动圈理论及对锚喷支护定量计算的指导作用摘要:针对目前隧道及地下工程建设中部分工程技术人员存在的误区,从围岩松动圈理论出发,阐述围岩破坏理论和锚喷支护机理,并给出锚喷支护定量计算参考算法。
关键词:围岩松动圈;锚喷支护;理论计算在隧道工程施工过程中,锚喷支护以其优质、高效、经济和便于机械化作业等特点已被广泛地应用于隧道及地下工程建设中,但从工程建设的实际情况来看,不少工程技术人员对锚喷支护的应用,陷入了一些误区,并由此导致这样或那样的问题。
这些误区总结起来有以下几方面:1、片面强调围岩强度,而忽视了对围岩等级的综合评判,导致盲目降低支护强度,诱发塌方事故。
围岩等级划分标准受强度、节理、地下水、断层等地质因素综合影响,而不能单纯以围岩强度来定义,最突出的例子就是黄土高原上的土窑洞,周边土质强度并不高,却可以不进行支护自行成洞。
2、对于锚喷支护的选择,不加定量计算,盲目参考经验数据,不可避免地发生支护过强或偏弱,过强则造成投资浪费,偏弱则易诱发质量、安全事故。
3、施工过程中,规范意识差,随意性突出,锚杆角度、注浆饱满度、喷层密实度等达不到要求,很大程度上制约了锚喷支护效果。
以上误区,究其原因是部分工程技术人员缺乏对围岩破坏基本理论和锚喷支护基本机理的了解,缺乏对围岩特性和支护参数的定量计算。
作者依长期施工实践和学习的体会,从围岩松动圈理论出发,对锚喷支护和岩体的共同作用机理谈一些粗浅的体会和认识,与读者共同研究,意在促进基本理论对现场施工的指导作用。
一、围岩松动圈理论和锚喷支护作用机理隧道开挖后,地应力将在围岩中产生应力集中,若围岩应力小于岩体强度,围岩只产生弹性和塑形变形,不发生破裂;若围岩应力大于岩体强度,围岩就会破裂,产生大的变形。
该围岩破裂的范围就称为围岩松动圈,它是围岩性质、地应力等多种因素的综合指标,不仅能综合地反映岩体性质、原岩应力、隧道断面、掘进方式等因素对围岩稳定的影响,而且能定量的反映围岩支护的难易程度。
围岩松动圈支护理论在煤巷支护设计中的应用
围岩松动圈支护理论在煤巷支护设计中的应用于辉;唐仁学;孔令根;牛智勇【摘要】根据围岩松动圈支护理论,在屯兰矿12501运输巷道内应用 PHD-2型松动圈测试仪进行围岩松动圈范围测试,确定松动圈厚度值LP 并进行松动圈分类。
由测试结果可知,巷道围岩松动圈厚度在1.3~1.5m之间,属于中松动圈Ⅲ类一般围岩,应按照悬吊理论设计支护参数,从而确定适用于巷道地质条件的支护方案。
通过对支护方案进行现场试验并监测巷道表面位移量,证明巷道变形量小,顶底板最大移近量小于26mm ,两帮最大移近量小于36mm ,围岩保持稳定。
这表明根据围岩松动圈理论设计巷道支护方式及参数是合理可靠的,为屯兰矿巷道支护设计提供了技术参考。
%According to the support theory of surrounding rock loose circle ,the extent of surrounding rock loose circle was measured with PHD-2 loose circle tester in the 12501 transportation roadway of Tunlan Mine ,the thickness and type of loose circle was determined .In accordance with test results ,the thickness of loose circle was between1 .3~1 .5m ,which belonged to the middle loose circle and common surrounding rock .The support parameters should be devised according to suspension theory so that the support scheme applied to roadway geology condition could be determined . With field test and monitoring of surface displacement ,it was seen that the roadway transformation was small ,the maximum closer amount of roof-floor was less than 26mm ,and that of the sides was less than 36mm ,the surrounding rock remained stable . The analysis results showed that to design roadway support with loose circletheory was reasonable and reliable ,which provided the technical reference for the roadway support design of Tunlan mine .【期刊名称】《中国矿业》【年(卷),期】2014(000)008【总页数】4页(P115-118)【关键词】围岩松动圈;支护理论;测试技术;支护设计【作者】于辉;唐仁学;孔令根;牛智勇【作者单位】中国矿业大学北京资源与安全工程学院,北京100083;重庆煤矿安全监察局,重庆401121;中国矿业大学北京资源与安全工程学院,北京100083;中国矿业大学北京资源与安全工程学院,北京100083【正文语种】中文【中图分类】TD326长久以来巷道支护都是煤矿安全生产的重点问题。
松动圈理论在近距离煤巷支护设计中的应用
・
山 西 焦 煤 科 技
S h a n x i Co k i n g Co a l S c i e nc e& Te c h n o l o g y
No . 7
J u 1 . 2 0 1 3
技术经验 ・
松动圈理论在近距离煤巷支护设计中的应用
得巷 道 围岩松 动圈厚 度分 布图 , 基于松动 圈支 护理论 对该 类巷 道进 行支护设 计 , 并在 5 7 0 7巷 中加 以应 用 , 取得 了 良好 的支护效果 。
1 松 动 圈实测分 析
8 7 0 5工作 面 5 7 0 5巷 变形 破 坏严 重 , 该 巷 道 为矩 形 巷
道, 最 大断 面宽 4 . 5 m, 高2 . 6 m, 平 均埋 深 2 2 6 . 3 m,
煤层 厚 0 . 6 1~ 3 . 1 8 m, 平均 1 . 9 m, 层 间对照见 图 1 。
巷 道开挖 后 , 围岩 由原来 的三维受 力状 态变化 为
二 维受 力 , 在 失去第 三 主 应 力 的作 用 下 , 当巷 道 周 边 应 力超 过岩 石 的强 度 极 限时 , 巷 道 表 面 围 岩率 先 破
3 结 论
8 7 0 7工作 面 为 8 7 0 5面 比邻 工 作 面 , 其 5 7 0 7顺 槽与 5 7 0 5巷 地质 环境 等各 方面极 其相 似 , 因此 , 在该
的影 响 , 1 4 层 巷 道 压 力 显 现 十 分 明显 , 支 护 难 度 较 大 。其 中 , 四 台矿 , 在 l 2 层 煤柱 的影 响 下, 1 4 层
本文 以 5 7 0 5巷 为研 究 对象 , 利 用 钻 孔 摄像 仪 对
巷道围岩松动圈超声波测试技术与应用
嘲岩 类 别
小 松 动 豳 中松 动 陶 I I I I I I
根 据超声 波 在不 同介 质 传 播过 程 中的衰 减 规 律, 得 到 了在 不 同介 质 中具 有 不 同 的 传 播速 度 的 特点 , 在 均质 岩 体 中 衰 减 少 、 速度快 , 破 碎 岩 体 中 由于裂 隙 的增加 , 超声 波 能 力衰 减快 、 速度 也 相 应 地 减小 , 从 而根据 波速 来 预 测 围岩 的破 坏 情 况 , 通 过 计算 可 以得到巷 道 围岩 的松动 圈范 围 J 。 根 据弹 性理 论 , 由弹 性 波 的波 动 方 程 通 过 弹 性 力学 空 间 问题 的 静 力方 程 推 导 , 可 得 出超 声 波 纵 波波 速 与介质 的弹性 参数 之 间的关 系 J 。
l V 一 般 稳定 围 澍 ( 软岩) 大松 动 圈 ¨ V 不稳 定 围崭 ( 较 软围 岩 ) V I 极 不稳 围岩 ( 极 软围 岩 )
现 场松 动 圈 测试 采 用 单 孔 法 , 仪器选 用 R S M
收稿 日期 : 2 0 1 7— 0 5— 2 3 作者简介 : 刘勇( 1 9 8 7一) , 男, 陕西 定边 县人 , 毕业于河南理 工大学采矿 工程专业 , 现在神 东煤炭集 团公 司哈拉沟 煤矿 工作 。
1
=
/
( 1 )
( 2 )
式中 : V 一煤 体的 纵波速 度 ; V 一煤 体的 横波速 度 ; E一煤体 的弹 性模量 ; 煤 体的 泊松 比 ; P一 煤 体 的密度 。
一
2 . 2现 场 测 试 方 法
现 场超 声波 测试 方法 可 分 为单 孔 测 试和 双 孔 测试 , 由于 双 孔 测 试 现 场 操 作 复 杂 , 钻 孔 工 程 量 大, 对 围岩 损伤 也大 , 因此 现场 多 为单 孔 测 试 。在 本 次测 试 中采 用单 孔 测 试 法 进 行 测试 , 单 孔 测 试 法原理 如 图 1 所示。 发声探 头 接 收探 头
松动圈理论解释与解决软岩巷道锚杆支护的问题(徐杰)
松动圈理论解释与解决软岩巷道锚杆支护的问题徐杰(淮北矿业集团工程建设公司临涣矿建项目部;安徽淮北 235000)摘要:本文浅析锚杆支护的的特点、问题的存在、锚杆支护技术的主要特点,以及引入围岩松动理论解释所出现的冒顶事故和如何解决这些问题,从而达到合理、安全支护的目的。
关键词:软岩巷道;锚杆支护;问题;解决1引言煤矿锚杆支护技术是近几十年来巷道支护发展的重点方向,也是支护推广的一项新技术,它以其优越的支护原理、简单的工艺、经济的造价和良好的支护效果等优点,被迅速的得到发展和应用。
淮北矿业集团自从引进锚杆支护技术以来,取得了较多的成功应用实践,创造了可观经济效益。
但是,在实际施工过程中也暴露出了不少问题,尤其是近几年出现的几次冒顶事故,给安全生产及锚杆支护技术的推广也带来了一些负面影响。
从问题的分析结果看,特别是软岩支护、地质破碎、构造带的锚杆支护技术,是需要特别关注的,也是锚杆支护所要研究的重点技术的方向。
2 问题的存在现根据锚杆支护技术在某矿巷道支护中发生的问题,分析锚杆支护所存在的一些实际问题。
1)某工作面下运巷冒顶事故。
某下运巷沿煤层顶板采用锚杆支护,其煤质较为松软,裂隙发育,易片帮;煤层厚度:1.9~2.2m, 煤层倾角:20~20.5°。
而直接顶为浅灰色细砂岩8.7m,泥质胶结,易风化;伪顶为灰色泥质粉砂岩0.95m,质松软裂隙发育;直接底为黑色粉砂岩7.81m,呈水平层理,中部细砂岩,下部泥岩。
在掘进施工期间,按常规标准对锚杆进行了监测均符合规定,但冒顶却发生在了下运巷470m左右,而距施工迎头约40。
仔细检查时发现,该处顶板有约800mm的松散破碎的粉砂岩,施工时即使采取了相应措施,仍未避免发生摧挎性冒顶事故,以致造成垮落长度近8m。
2)上工作面锚杆支护状况分析。
①地质状况。
该区域巷道沿煤层顶板采用的是锚杆支护,其煤层赋存稳定,结构单一。
煤层厚度2.4~4.0m,平均3.2m,倾角22°。
松动圈理论应用概述
松动圈理论应用概述作者:曲懋轩侯克鹏来源:《价值工程》2014年第02期摘要:巷道围岩松动圈支护理论在地下工程中的应用日益受到重视。
本文对松动圈厚度的测试方法、计算方法进行了阐述与分析。
另外还阐述了根据松动圈厚度确定围岩类型和支护方法,提出了今后的研究方向。
Abstract: The application of roadway surrounding rock loose circle support theory in underground engineering is drawing more and more attention. The test method and calculation method of loose circle thickness are analyzed in this article. The method to determine the surrounding rock and supporting method according to loose circle thickness is also discussed, putting forward the future research direction.关键词:松动圈;测试方法;影响因素;计算方法Key words: loose circle;test method;influencing factors;calculation method中图分类号:TD353 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2014)02-0272-030 引言随着地下采矿深度的增加,大型水电站、隧道、地铁、地下储库等的地下工程数量日益增长,所遇到的地下空间支护问题也越来越多。
原有的经验理论公式已不能满足节约采掘成本的要求。
自1964年太沙基研究了松动圈并提出了冒落拱理论以来,很多国家的专家、学者都对松动圈理论进行了探索,如:日本的池田和彦、印度的AIK.Dube等人,使得松动圈理论得到初步发展。
围岩松动圈支护理论及在煤层巷道支护中的应用
松动圈客观存在 , 围岩的碎胀变形远远大于围岩的弹塑 性变形 。 () 2 围岩松动 圈分类 方法 。围岩松 动圈 的值 主 要 是 围岩 强度 和围岩应 力 的 函数 , 它是 一个 含义 丰富 的
隙发育而降低 、 随应力增大而加快的特性 , 通过测试超 声波在巷道围岩一定深度范围内的传播速度 , 根据波速 的变化 , 就可以判定围岩的松动范围 。 2 2 测 试方 法 . 松动 圈测试 的主 要方 法 为 钻孔 法 。该 方 法分 单 孔 法 和双孔 法 。为 了保 证传 感器 与孔壁 的 良好 接触 , 要 需 使 用一些 物 质作为 耦合剂 , 钻孔 法通 常采用 水作 为耦 合 剂 。双孔 法 的测试 方法 是 , 巷 道 内, 开采 工 作面 不 在 距 同距离 , 选几个 有代 表性 的巷道 位置 , 布置若 干组钻 孔 , 每组 2 钻孔 , 个 两孔 保 持平 行 , 钻孔 的 深 度要 根据 所 测 地 区 的实 际情 况来 定 ( 深度 必须 大 于松动 圈)对 于巷道 ; 两帮的钻孔一般可 向下倾斜 2~3, 0 。以便于注水后使水 能够淹没传感器, 而顶板的钻孔要有注水及封水装置。 3 工程 应 用
2 1 测试 原理 .
上, 未做任何假设 , 基于围岩 中存在 的松动破碎带 的客 观情况提 出的 , 它避开 了地应 力 、 构 面性 质 、 结 围岩 强度 ? ’定等复杂问题 , 贝 9 但又真实反映出这些复杂因素对围岩 的影 响 , 是符合地 下工 程客观 实 际的支护 理论 。
称小松 动 圈 , 锚杆 将起 不 到 作用 , 只需 进 行 喷 混凝 土支
维普资讯
20 年第 9 07 期
西部探矿工程
护或裸 体 巷道 。② 中松 动 圈 。当 I 4 ~ 10m 时 , 一 O 5c
浅论煤矿巷道支护围岩松动圈理论技术的应用
浅论煤矿巷道支护围岩松动圈理论技术的应用发布时间:2022-12-29T05:36:14.921Z 来源:《工程管理前沿》2022年17期作者:刘恒[导读] 在煤矿发展过程中,胶带巷极破碎软岩容易出现形变,刘恒扎赉诺尔煤业公司铁北煤矿掘进队内蒙古满洲里市 021410摘要:在煤矿发展过程中,胶带巷极破碎软岩容易出现形变,严重影响了工作的安全性。
文章主要以某煤矿为例对胶带巷两帮和底板采用探地雷达松动圈测试,从而获取了巷道围岩松动圈范围和破碎的状况,采用预留变形量让压、初次全锚索网喷支护、深浅孔注浆加固、底角锚注加固组成的锚注联合支护体系,取得了良好的效果。
关键词:松动圈;注浆加固?;支护技术 1.松动圈现场状况分析该煤矿企业胶带巷的断面呈现出矩形,工作人员原定设计采用全断面锚索、金属网支护技术,巷道设计断面宽度为5.5m,高度为4.5m,掘进断面24.75㎡;净断面的宽度为5.3m,净高度为4.35m,净断面面积为23.6㎡。
巷道沿着3号煤层顶底板进行设置,3号煤层的平均厚度为5.5m,其倾斜角为1-8°,单轴抗压的平均强度为9.15MPa。
巷道采用全断面锚索支护,全断面锚索支护使用直径为22mm×19股高强度低松弛预应力钢绞线制作而成,顶板的锚索长度为8.4m,两帮锚索的长度为5.4m。
3号煤层的基本顶为细粒砂岩。
厚度为2.3m,单轴抗压强度为78.3MPa,直接顶属于砂质泥岩,其厚度为9.7m,单轴抗压强度为39.6MPa;伪底为砂质泥岩,厚度为0.4m,单轴抗压强度为22.1MPa,老底属于炭质泥岩,其厚度为10.4m,单轴抗压强度为38.0MPa。
2 同岩松动圈的巷道支护理论 2.1 围岩松动圈的定义巷道开挖后,围岩受力状态由三向变成了近似两向,造成岩石强度较大幅度地下降,如果围岩中集中的应力值小于下降后的岩石强度,围岩处于弹塑性状态,围岩自行稳定,不存在支护问题,如果相反,围岩将发生破坏,这种破坏从周边逐渐向深部扩展,直至达到新的二向应力平衡状态为止,此时围岩出现了一个破裂带,把这个由于应力作用产生的破裂带称为围岩松动圈。
松动圈围岩支护理论与工程实践研究
松动圈围岩支护理论与工程实践研究【摘要】介绍了围岩松动圈巷道支护理论,以某矿为例进行了围岩松动圈范围测试与巷道支护方案设计,结果表明该矿属于中号围岩松动圈,采用悬吊理论设计支护形式后测得顶底板与两帮移近量较,说明根据围岩松动圈理论设计巷道支护方式及参数是合理可靠的。
【关键词】松动圈;巷道围岩;巷道支护前言煤矿巷道围岩为非连续各向异性体,其物质组成成分与组合状况存在一定变化,表现为非均质性。
因此试图用一种理论来解决所用的巷道支护问题显然是不切实际的。
目前巷道支护理论包括围岩松动圈理论、压力拱理论、最大水平应力理论等,其中围岩松动圈理论在深井煤矿中得到广泛应用,其理论简明直观、可操作性强,基本内容为:矿井巷道掘进后,原岩应力平衡状态遭到破坏并重新分布,巷道顶底板及两帮形成应力集中现象,岩石强度显著下降。
若集中应力小于破坏后的岩石强度,此时围岩处于弹塑性状态,可以基本维持巷道的稳定。
若集中应力发展至甚至超过破坏后的岩石强度,围岩破坏会继续向深部扩展,直至形成新的应力平衡状态,我们将围岩破坏扩展形成的破裂带称之为围岩松动圈,研究围岩松动圈对于解决巷道支护工程问题具有重要作用。
1 工程地质概况某矿位于吕梁-太行断块五台山块隆古交向斜的南部,俗称太原西山向斜。
其西部为吕梁山复式背斜,东部为山西断陷盆地系中部的太原-晋中盆地。
12501运输巷道位于南五盘区+750m水平的2#煤层。
该煤层均厚为4.25m,属较稳定的厚煤层,煤层结构简单,裂隙较发育,平均倾角2.5°,最大为6°,为近水平煤层。
煤层顶板以薄层状的粉砂岩和泥岩为主,并夹杂砂质泥岩互层。
岩性松软,机械强度低,节理裂隙发育,属不稳定顶板;底板以碳质泥岩及砂质泥岩为主,局部为3#煤层,富含植物根须化石,较松软,遇水易膨胀,易发生底鼓现象,为不稳定底板岩层。
2 围岩松动圈巷道支护理论围岩松动圈支护理论提出把围岩破裂过程中的岩石碎胀变形(碎胀力)作为支护对象,并把在围岩中发展的这个破裂区定义为围岩松动圈。
地下巷道施工中的围岩松动与支护状态监测技术
地下巷道施工中的围岩松动与支护状态监测技术第一节引言地下巷道施工是一项复杂而又重要的工程,涉及到交通运输、矿山、地下工程等众多领域。
然而,在地下巷道施工过程中,围岩松动和支护状态监测成为了关键问题。
本文将探讨地下巷道施工中的围岩松动与支护状态监测技术。
第二节围岩松动原因与危害围岩松动通常是由于地下施工中的挖掘过程造成的。
挖掘过程中,连续重复的爆破、钻孔、开挖操作会导致围岩松动,从而造成巷道的变形和塌方等危害。
围岩松动的主要原因包括地质条件、施工方法选择以及施工期间的地下水变动等。
第三节围岩松动与支护状态监测技术综述为了及时掌握巷道围岩松动和支护状态,需要采用先进的监测技术。
目前,常用的围岩松动监测技术包括应变测量、位移监测、声波法和地面雷达等。
应变测量通过测量围岩的应变来判断其松动状态,位移监测则通过监测围岩的位移来判断其稳定性。
声波法可以用于检测围岩内部的松动情况,地面雷达则可以用于测量巷道壁面的变形情况。
第四节应变测量技术应变测量技术是地下巷道围岩松动监测中常用的方法之一。
该技术通过安装应变片或应变计等设备来测量围岩的应变情况。
通过分析应变曲线的变化,可以判断围岩的变形情况,并及时采取支护措施。
应变测量技术可以实时、精确地监测围岩的变化情况,为施工人员提供重要的数据支持。
第五节位移监测技术位移监测技术是地下巷道围岩支护状态监测的关键技术之一。
该技术通过安装位移传感器等设备来测量围岩的位移情况。
位移监测可以帮助工程人员及时了解围岩的变形情况,判断支护结构的有效性。
位移监测技术还可以通过数据分析,为施工过程中的调整和改进提供参考依据。
第六节声波法声波法是一种可以用于检测地下巷道围岩松动的无损检测技术。
通过将声波传感器安装在巷道围岩上,可以测量围岩内部的声波传播速度和强度。
当围岩发生松动时,传播速度和强度会有所变化,从而可以判断围岩的松动情况。
声波法具有实时快速、非侵入性等优点,逐渐被应用于地下巷道施工的围岩监测中。
围岩松动圈测试技术在双柳煤矿回采巷道中的应用
围岩松 动 圈测试 技 术在 双柳 煤矿 回 采巷 道 中 的应 用
侯 多茂
( 汾西矿业集团有限责任公 司,山西 介休 0 2 0 ) 3 00
[ 摘
要 ] 简要介绍 了围岩松动圈测试技术原理和测试仪 器。列举在双柳煤 矿 回采巷道 的应用
情况 ,包括测点布置 、测试结果 分析等,最后给 出双柳煤矿 回采巷道 围岩松动 圈的范 围,为巷道支护
回采巷道开挖后 ,煤体 的原有应力平衡状态受 到破 坏 ,巷 道 围岩应 力重新 分布 ,巷道 周 边一定 范 围内会产生应力集中现象 ,其应力大于煤体的极限 应力时 ,巷道周 边一定范 围的煤体会 发生变形破 坏 ,此范围应力会有所降低 , 应力得到释放 ,围岩 将破 碎产 生裂 隙从 而形成 松动 圈 。松动 圈 的大 小除
站 ,每 1 个测站布置 2 个点 ,分别在巷道 的两帮腰 线 位置 ,共 计 6个 测 孔 。 由 于煤 帮 相 对 岩巷 比较
软 ,测 量钻 孔采 用煤 电钻 打孔 。钻孔方 位基 本与巷
道垂 直 ,钻 头 直 径 4 m 2 m,孔 深 在 3 5—4 之 间。 . m
测站位置布置见 图 1 ,测孔的具体情况见表 1 。
设计提供依据。
[ 关键词 ] 松动 圈;测试技术 ;回采巷道 [ 中图分类号 ]T 3 6 D 2 [ 文献标识 码]B [ 文章编号 ]10 -2 5 (0 7 1 0 90 066 2 2o )0 - 5 - 0 2
Ap l a in o o e Cice M e s r m e tT c n lg fS r o n i g Ro k i p i t fLo s r l a u e n e h oo y o u r u d n c n c o t eM i i g Ro d y fS u n l t l e y h nn a wa so h a gi a Col r u i
煤矿巷道围岩松动范围分布规律及支护成套技术的分析研究
煤矿巷道围岩松动范围分布规律及支护成套技术的分析研究项目综述巷道开挖后,围岩的应力和物理变化过程是判断支护外荷载的基础,是支护理论的基石。
松动圈支护理论是在研究巷道周围的岩石介质物理力学状态属性的过程中发展起来的,所以,松动圈的研究始终贯穿松动圈支护理论发展的整个过程中。
对松动圈属性的深入认识是松动圈支护理论的立论基础之一。
为此,本课题围绕松动圈的现场实测、工程验证、理论分析和数值模拟进行研究,以便对巷道围岩松动圈进行全面了解。
在深刻认识松动圈的性质的基础上,为松动圈支护理论提供依据。
研究表明,地下巷道开挖后,围岩的变形主要来源于松动圈中破裂岩体的体积膨胀,巷道围压也主要由松动圈引起,基于此,我国学者提出了围岩松动圈支护理论。
由大量的理论分析、模拟实验及现场实测结果表明,地下巷道支护的对象主要是松动圈形成中的碎胀变形,松动圈越厚,围岩变形力越大,支护越困难。
实践证明,松动圈支护理论抓住了支护的主要对象,其分类方法和所确定的支护形式与参数符合现场实际,取得的技术、经济与社会效益非常显著,从而应用越来越广泛。
然而,要用该理论对硐室进行合理有效地支护,最关键的是要预先知道被支护硐室的松动圈厚度值。
到目前为止,松动圈厚度值的获取大都是靠现场实测,因此根据现场实测,从而准确获取松动圈厚度值是势在必行的。
锚固技术,国内习惯统称为锚杆支护技术,国外一般称为锚固技术或锚杆(索)加固技术。
自1872年英国北威尔士露天页岩矿采用锚杆加固边坡及1912年德国谢列兹矿最先在井下采用锚固技术以来,锚固技术距今已有将近100多年的历史,与完全依靠自身的强度、重力而使结构物保持稳定的传统方法相比较,锚杆支护方式具有支护效果好、效率高、成本低等诸多特点,它的广泛采用给煤矿企业带来巨大的技术经济效益,锚杆(索)支护己经成为巷道支护的一个主要发展方向。
我国煤巷锚杆支护技术近年来取得了长足发展。
我国最早从1956年开始在煤矿中使用锚杆,由于煤层地质条件复杂多样,锚杆支护理论、设计方法、锚杆材料、施工工具、监测手段等不够完善,因而发展缓慢。
巷道围岩松动圈测试技术与探讨(1)
文章编号:1004—5716(2004)10—0148—03中图分类号:TD325.4 文献标识码:B 巷道围岩松动圈测试技术与探讨贾颖绚,宋宏伟(中国矿业大学建筑工程学院,江苏徐州221008)摘 要:在进行巷道硐室围岩分类和支护设计时,特别是在对软岩巷道进行返修时,围岩中由于开巷等原因而产生的松动圈问题已经引起了相当重视。
对目前国内外采用的围岩松动圈测试技术进行了介绍和讨论,并对今后围岩松动圈测试技术的发展进行探讨。
关键词:松动圈;测试;声波;多点位移计;地质雷达;地震波;电阻率;渗透;巷道围岩1 概述开挖破坏了原岩的应力平衡状态,使围岩应力发生了显著变化,一是巷道周边径向应力下降为零,围岩强度明显下降;二是围岩中出现应力集中现象。
如果集中应力小于岩体强度,围岩处于稳定状态;如果集中应力超过围岩强度,巷道围岩将发生破坏,这一破坏发展到一定深度后会取得新应力平衡,产生一定的破坏松动范围。
1985年由董方庭等人提出了围岩松动圈支护理论[1,2],其中把这个松动破碎范围定义为巷道围岩松动圈。
松动圈支护理论的围岩稳定性分类表和支护设计方法在煤矿得到了大量应用[3,4],取得了良好的技术经济效果。
另外,人们也经常采用围岩松动圈来指导开巷布置、分析巷道稳定性等。
因此,测试围岩松动圈,已经成为现场一个经常性和必须性的工作。
但是,由于围岩松动圈存在于围岩内部,不能直接进行观测,需要依靠一定的技术手段,因此如何可靠地测试出松动圈范围成为工程技术人员非常关心的一个问题,对国内外松动圈测试手段进行分析和探讨十分必要。
巷道围岩松动圈的测试技术很多,并随着土木工程和科学技术的不断进步而发展,其中主要包括声波法,多点位移计法,地质雷达法,地震波法,电阻率法和渗透法等,本文将分别加以探讨,并对其今后的发展进行展望。
2 围岩松动圈的主要测试技术2.1 声波法测试围岩松动圈声波法是围岩松动圈测试技术中最常用的一种方法,且测试仪器简便。
浅谈某煤矿深部巷道支护技术的应用
浅论煤矿巷道支护围岩松动圈理论技术的应用
五 、松 动 圈 厚 度 的有 效 控 制
松 动 圈范 围内的 岩石 进一 步扩 大导 致 了巷道 的破 坏 ,原 因就 是 围 岩 松动 、裂隙 扩大 所造 成 的 。即松 动圈 内的 岩石进 一 步软 化 ,受 力平 衡 遭 到破 坏 , 自承 力降 低所 致 。所 以 ,控制 松动 圈厚 度就 是要 阻 止松 动 圈内岩 石 的进一 步软 化 ,并 对围 岩强 度进 行恢 复 ,这样 至 少可使 一
直 ,钻头直径 4 2 mm,孔 深在 2~3 m。 3 . 松 动 圈测 试结 果分析 。煤 体声 波速度 为 : V P=L i t ,式 中 :V P为 声 波 在 煤 体 中 传 播 速 度 , m/ s ; L为探 头接 收传 感器 之 间的距 离 , 0 . 4 5 m;t 为探 头 接 收传 感器 声波 的 走 时 ,s 。利 用松 动 圈 测试 参 数 结 果 ,绘 制 出曲 线 。再经过 分 析 ,就 可 确定 松动 圈范 围范 围 ( 大致 在 几 米 内) 。
二 、 围岩 松 动 圈理 论 分 析 在 巷道 开挖 以后 ,其围 岩的受 力状 态 由三 向变 成了 近似 两 向 ,这 造成 了岩 石应 力 的较 大幅度 上升 。若 围 岩 中集 中的应 力值 小于 下 降后
的岩 石强 度 ,围岩 则处 于 弹塑性 状态 ,此时 围岩 自行 稳定 ,不 存在 支 护 问题 ;倘 若相反 ,围岩将 发 生破坏 ,该破 坏便 从周 边逐 渐 向深部 扩 展 ,直至 达 到新 的三 向应 力平衡 状 态为 止 ,此时 围岩 中就 出现 了 一个 破 裂带 。为 此 ,我们 把这 个 由于应 力作 用产 生 的破裂 带就 称 之为 围岩
部分 恢复 到弹 性状 态 ,从 而提 高残 余强 度 ,增强 巷道 的稳 定性 ,提高 承载能 力 ,阻止 围岩的变 形 。 现 阶 段巷 道支 护的 各类 手段 中 ,只有 锚杆 支护 能适 应 并解 决 巷道 在承 受 采动 支承 压 力作 用下 的支护 问题 。因而 松动 圈厚 度可 以 用锚杆 支 护进 行控 制 。其依 据 :①锚 杆 支护 具有 组合 作用 。在 锚 固力作 用 下 锚 杆 穿过 松动 圈厚 度 能 将薄 层状 巷 道顶 板 、破 碎 的顶 板 组 合在 一 起 , 形 成组 合拱 ( 梁) ,通过 锚杆 支 护反 力 的逐 渐增 加使 围岩 的松 动 圈厚 度 逐 渐 减小 ,形 成比 较坚 固的 再生 环或 锚 固带 ,并进 一步 压 缩成 “ 压 力 拱” 。该压 力拱 不仅能 承受 自身重 量和上 覆岩层 的压 力 ,且能 提高巷 道 支护结 构的承 载力 ,增强巷道 的稳 定性 。② 锚杆 支护 能补 充 围岩 强 度 。 锚杆 支护 对锚 固范 围 内的松 动 圈围岩 提供 了 一个径 向压力 ,使 因巷 道 开挖 失 去应 力平衡 的 围岩达 到 了新 的力 学平 衡 。这样 锚 固范 围 内的 围 岩 强度也 得 到了 恢复 ,部 分重 新进 入加 载时 的弹 性状 态 。③ 锚杆 支护 具有 良好的 可缩 性 。巷道 在 支承压 力作 用下 将产 生 较大 的松 动 圈和碎 胀 变形 。 围岩 的这种 变形 ,需 要 支架 具有 良好 的收 缩来 适应 。而 作 为 锚 杆支 护 ,其尾 端 能随 巷道表 面 而移 动 ,头部 也能 随深 部岩 体 的移 动 而 位移 , 起 到 了较 好 的让压作 用和效 果 。
巷道围岩松动圈测试技术及应用
煤
炭
工பைடு நூலகம்
程
20 0 8年第 3期
巷 道 围 岩松 动 圈测 试 技 术及 应 用
石建 军 ,马念杰 ,闫德 忠 ,秦 韵 ,詹 平
(.中国矿业大学 ( 1 北京 )资源与安全工程学 院,北京
2 华 北科 技学 院 安全工程学院 ,北京 .
A s at h ujc b s ncos p i n inD n ieo Xn a T etei i rdcdl s i l bt c :T esbet aeo rs h l ei Xa eWagM n f igT i h s t ue o ecr e r u lmi n . h sn o o c
0 引 言
巷道开挖 后 ,围岩受 力 状态 由三 向变 成 了近 似 两 向 , 造成岩石应 力较 大 幅度地上 升。如果 围岩 中集 中的应 力值 小于下降后 的岩 石强度 ,围岩处 于弹 塑性状 态,围岩 自行
稳 定 ,不存在 支护 问题 ;如 果相反 ,围岩将 发生 破坏 ,这
种破 坏从周边逐 渐 向深部扩 展 ,直至 达到 新的三 向应 力平 衡 状态 为止 ,此 时 围岩 中出现 了一 个破 裂带 。把这个 由于 应 力作 用产 生的破裂带称 为围岩松 动圈 ,如 图 1 所示 。 破 碎巷道支护是煤 矿支 护工作 中的重点 ,而且 也是 一 个难点。所 以破 碎巷 道 围岩 松动 圈 的测 试更 显得重要 ,但 是现在 现场测试 破碎 围岩松 动 圈有很 多难 题 ,经 常导 致松 动圈测试结果相 差甚远 ,甚 至无 法测试 。围岩松 动圈是 巷 道开挖后地应力 超过 围岩强 度 的结 果 ,因此 松动 圈理论 认 为 ,支护的作用就 是 限制 围岩松 动 圈 中碎胀 力所 造成 的有 害变形。掌握巷 道松动 圈范 围的大小 及受 采动影 响 的变化 收稿 日期 :20 0 0 7— 9—1 2
松动圈理论在巷道支护设计中的应用
松动圈理论在巷道支护设计中的应用王鹰鹏;汪令辉【摘要】深部巷道工程由于其复杂的赋存环境和应力条件,使得在巷道支护设计中支护参数的判定缺乏可行的量化指标,造成工程实践中的浪费.引入松动圈支护理论,以松动圈值作为支护依据,在支护参数理论计算时对支护参数进行优化,大大提高了支护精度.【期刊名称】《现代矿业》【年(卷),期】2013(000)006【总页数】3页(P121-123)【关键词】松动圈理论;松动圈测试;巷道支护【作者】王鹰鹏;汪令辉【作者单位】铜陵有色金属集团股份有限公司冬瓜山铜矿;铜陵有色金属集团股份有限公司冬瓜山铜矿【正文语种】中文冬瓜山铜矿是超千米的超大型矿山,是亚洲最大的地下铜矿山,具有地应力高、原岩温度高等特点。
该矿采用无矿柱连续回采空场嗣后充填采矿方法,矿体回采分3个步骤依次协调进行,回采条件由易到难。
当进行第3步骤回采时,隔离矿柱回采技术条件已经发生了根本性变化,一方面其周围的介质由强度很好的矿岩变成了强度较低的全尾砂胶结充填体或基本没有强度的全尾砂充填体,另一方面由于受到地压转移效应的影响,隔离矿柱的应力明显增大,矿岩体次生节理裂隙可能大量发育,强度变弱。
通过对冬瓜山铜矿底部结构巷道进行围岩松动圈测试,判断巷道围岩破坏情况及在回采过程中可能出现的稳定性问题,为巷道支护设计提供依据。
1.1 松动圈的概念由于巷道或隧道的开挖,巷道围岩的三向应力平衡状态遭到破坏,巷道围岩产生两方面的变化:①巷道围岩切向应力变大,产生应力集中;②巷道围岩受力状态由三向变为两向,同时围岩强度也变小。
如果应力集中程度小于下降后的围岩强度,则不需进行支护;相反,围岩将产生破裂,直至达到新的三向应力平衡状态为止,在此过程中巷道周边形成围岩松动圈破碎带[1]。
1.2 巷道围岩支护原理松动圈支护理论认为:当巷道围岩破坏后,支护的主要目标是阻止松动圈发展过程中产生的碎胀力及碎胀变形,维持破坏的岩块不掉落,控制围岩中微裂隙的发展,从而维持围岩的稳定。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
浅论煤矿巷道支护围岩松动圈理论技术
的应用
摘要:在煤矿发展过程中,胶带巷极破碎软岩容易出现形变,严重影响了工
作的安全性。
文章主要以某煤矿为例对胶带巷两帮和底板采用探地雷达松动圈测试,从而获取了巷道围岩松动圈范围和破碎的状况,采用预留变形量让压、初次
全锚索网喷支护、深浅孔注浆加固、底角锚注加固组成的锚注联合支护体系,取
得了良好的效果。
关键词:松动圈;注浆加固;支护技术
1.松动圈现场状况分析
该煤矿企业胶带巷的断面呈现出矩形,工作人员原定设计
采用全断面锚索、金属网支护技术,巷道设计断面宽度为5.5m,高度为4.5m,
掘进断面24.75㎡;净断面的宽度为5.3m,净高度为4.35m,净断面面积为23.6㎡。
巷道沿着3号煤层顶底板进行设置,3号煤层的平均厚度为5.5m,其倾斜角
为1-8°,单轴抗压的平均强度为9.15MPa。
巷道采用全断面锚索支护,全断面
锚索支护使用直径为22mm×19股高强度低松弛预应力钢绞线制作而成,顶板的
锚索长度为8.4m,两帮锚索的长度为5.4m。
3号煤层的基本顶为细粒砂岩。
厚度为2.3m,单轴抗压强
度为78.3MPa,直接顶属于砂质泥岩,其厚度为9.7m,单轴抗压强度为39.6MPa;伪底为砂质泥岩,厚度为0.4m,单轴抗压强度为22.1MPa,老底属于炭质泥岩,
其厚度为10.4m,单轴抗压强度为38.0MPa。
2 同岩松动圈的巷道支护理论
2.1 围岩松动圈的定义
巷道开挖后,围岩受力状态由三向变成了近似两向,造成
岩石强度较大幅度地下降,如果围岩中集中的应力值小于下降后的岩石强度,围
岩处于弹塑性状态,围岩自行稳定,不存在支护问题,如果相反,围岩将发生破坏,这种破坏从周边逐渐向深部扩展,直至达到新的二向应力平衡状态为止,此
时围岩出现了一个破裂带,把这个由于应力作用产生的破裂带称为围岩松动圈。
2.2 同岩松动圈的巷道支护理论
巷道支护施工过程中既不可能及时又不能保证支护体一开
始就与围岩密贴,只有待围岩产生足够变形之后才能提供支护阻力,并且围岩在
低围压条件通常表现为脆性,弹塑性区的变形引起巷道收敛变形量较小,一般约
占5%~25%,从岩石的应力一应变曲线可以看出,岩石在峰值前变形量很小,而
峰后岩石体积变形要比峰值前大得多,一般达到8~10倍,峰后破裂同岩体积膨
胀变形才是巷道收敛变形的主要原因,因此,仅靠弹塑性等理论进行巷道支护研
究是不准确的、不客观的。
而松动圈支护理论是基于围岩中存在松动破碎带的客
观情况提出的,足符合地下工程客观实际的。
该理论指山,巷道支护对象除松动
圈同岩自重和巷道深部围岩的部分弹塑性变形外,还有松动圈岩的碎胀变形。
3.锚注联合支护技术方案设计
工作人员依据现场的实际情况,通过研究分析决定采用全
断面锚索网喷支护加深浅孔注浆联合加固技术,具体的施工如下:
3.1全断面锚索网喷支护
在巷道开始掘进以后,围岩在原有地应力的作用下,就会
产生一定的重力分布。
围岩由三向应力状态转变为双向应力状态,应力状态出现
一定程度的转变,就会导致围岩强度降低,应力场在重新分布以后如果应力大于
围岩的强度,就会导致围岩出现形变。
对于此种现象,工作人员采用高强锚索施
加预紧力能够实现对局部围岩状态的改变,并且还能限制围岩发生大规模的形变。
在前期的支护工作中,采用原全断面锚索网喷支护形式,预应力锚索采用1×19
钢绞线制作而成,其直径为22mm,顶板的锚索长度为8.4m,预应力不能低于
250kN,间排距为1150×1200mm,两帮锚索的长度为5.4m,工作人员采用释放内
部高应力,允许巷道两帮可以发生不同程度的形变,对帮锚索施加低预紧力,前
期设计为20kN,帮锚索的间排距为950mm×1200mm。
全断面锚索在施工完成以后,工作人员应该及时喷射混凝
土对围岩进行封闭,此处所使用的混凝土等级为C20,配合比为1:2:2,掺入3-5%的速凝剂,喷射厚度为100mm。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
3.2两帮锚索二次张拉
巷道在前期支护工作完成以后,还应该积极的对巷道两帮
的形变进行监测,如果形变达到150mm,工作人员应该依据巷道两帮锚索预紧力
对锚索进行二次张拉,保证锚索的预紧力能够达到250kN,在两帮锚索二次张拉
施工完成以后,应该积极的对巷道进行全面的二次注浆加固施工。
3.3低压浅孔注浆
巷道围岩在两帮锚索进行二次张拉施工以前,就已经出现
了不同程度的形变,围岩内部已经出现较小的裂缝,此时围岩具有良好的可注性,两帮锚索进行二次张拉施工完成以后,施工人员应该积极对巷道围岩进行低压浅
孔注浆,能够有效的提高壁厚围岩的强度。
注浆孔间排距为1200×1200mm,注浆
所采用的管道直径为35mm,长度为1000mm。
孔径的直径为45mm,孔的深度为
2500mm。
在全断面注浆管的安装工作完成以后,施工人员可以进行喷浆,厚度为
50mm。
注浆所使用的浆液为单液水泥-水玻璃浆液,配置比例应该控制在0.8-
1.0之间,注浆的压力应该控制在2MPa,
3.4高压深孔注浆
高压深孔注浆能够进一步对围岩进行加固,保证载体的有
效性。
在高压深孔注浆施工中,都采用的是浅孔注浆管,在浅孔注浆施工完成凝
固以后,施工人员可以进行深孔注浆。
在注浆施工中,从注浆管打深孔注浆,孔
的直径为28mm,孔的深度为5000m。
渗透注浆使用52.5级普通硅酸盐水泥,将
其水灰比控制在0.5-0.6,同时,还可以加入水泥量为0.7%的NF高效减水剂。
另外,需要注意的是如果围岩中出现的裂缝较小,不能进行深孔注浆,就可以采用超细水泥制作注浆材料,从而能够保证施工的顺利进行;在施工时,应该将注浆的压力控制在3-5MPa。
结语
综上所述,在煤矿资源的开采过程中,矿井巷道围岩的稳定性将直接决定整个开采过程中安全性以及作业效率。
随着煤炭科技逐渐进步,矿井巷道支护在建设现代化安全高效矿井得到广泛重视和认同。
矿井巷道围岩加固支护技术安全可靠、实用性强,对于我国重组整合矿井所面临的普遍难题具有宝贵的借鉴经验,具有广阔的应用前景。
所以,为了进一步提高矿井巷道围岩的完整性以及稳定性,采取巷道围岩加固支护技术就势在必行。
相关企业或部门应该就当前的加固支护技术进行深入研究,结合矿井巷道围岩的实际情况,对巷道围岩的加固控制方案进行科学合理的设计,从而确保整个煤矿生产的有序进行。
参考文献
[1]赵建峰,王卫军,彭文庆等.采动条件下孤岛工作面回采巷道围岩变形特征及其支护技术[J].矿业工程研究,2016,31(2):15-20.
[2]李承军,杨永刚,张卫国等.高应力区巷道围岩加固与压力转移支护技术研究与实践[J].能源技术与管理,2013,38(5):54-56.
[3]江东辉,李强,程刘见等.泉店煤矿高应力软岩巷道围岩二次加固支护技术[J].能源技术与管理,2013,38(3):68-70.。