围岩松动圈的测定
煤矿巷道围岩松动圈测定
内蒙古北联电能源开发有限责任公司高头窑煤矿巷道围岩松动圈测定中国矿业大学（北京）北联电能源开发有限责任公司2009年5月目录一、巷道围岩松动圈概念 (1)二、围岩松动圈测试原理 (1)三、测试仪器 (2)四、测试方法 (2)五、数据分析 (3)六、总结 (9)一、巷道围岩松动圈概念围岩松动圈是围岩应力对围岩作用的一种结果，是反映围岩应力岩石强度的一个综合性指标。
实践证明，松动圈的大小与巷道的稳定性及支护的难易程度密切相关。
测出松动圈的大小对选择合理的支护方式和支护参数，减少矿井维护费用，修订井巷设计，指导现场施工，都具有重要的现实意义。
自然状态下的地壳煤岩层,通常处于应力平衡状态,巷道开挖后,就改变了它的边界条件,破坏了其相对平衡状态,在巷道周围一定范围内应力将重新分布,以达到新的应力平衡。
一是切向应力增加，并产生应力集中；二是径向应力降低，巷道周边处应力达到零；三是围岩受力状态由三向变成近似二向，岩石强度降低许多，如果集中应力值小于下降后的岩石强度，围岩将处于弹塑性状态，围岩可自稳，不存在巷道支护问题。
相反的，如果集中应力值等于下降后的岩石强度，围岩将发生破裂，这种破裂将从周边开始逐渐向深部扩展，直至达到另一新的三向应力平衡状态为止，此时围岩中出现一个破裂带，这个破裂带称为围岩松动圈。
弹性区，塑性区，破裂区（三区）的力学行为与岩石全应力应变曲线中的相应段是对应的，其中巷道围岩弹性区，塑性区对应与全应力应变曲线峰前段弹性，塑性变形段，破裂区（围岩松动圈）对应于峰后“软化”段和“残余强度”如图1所示。
图1松动圈巷道围岩分区1.弹性区；2.塑性区；3.松动圈（软化区）；4. 松动圈（残余强度区）在现场，可用声波仪，多点位移计或探地雷达等探测出围岩中的这个破裂带的厚度，称其为松动圈值，记为Lp。
二、围岩松动圈测试原理基于松动圈测试的检测原理，相应的测试方法有渗流法、深基点位移计量测方法、地震声学法和超声波测试法。
一种巷道松动圈的测试方法
一种巷道松动圈的测试方法巷道围岩是一种极其复杂的天然地质体．表现出多种力学特性，难以用一种支护理论来解决巷道支护问题。
因此。
在巷道支护理论研究方面出现了各种各样的学术流派，巷道围岩松动圈支护理论是我国软岩巷道支护领域重要学术流派之一。
该理论几乎不作任何假设假说，测试手段直感性强，易于掌握和操作。
这一理论先后在全国多个矿区得到广泛应用，成功解决了软岩巷道支护的难题，取得了较大的经济效益。
众所周知，采矿等地下工程都需要在地下开挖，形成一定大小的空间，并要保持该空间的稳定，但是在地下开挖后，将会扰动岩石的性质，造成岩石内的应力和岩石强度的变化，产生岩石应力转移、集中和岩石强度的减小，使开挖空间周围岩石发生变形甚至破坏，产生岩石物理状态的改变。
这个在开挖的空间周围所形成的破裂区一般是围绕开挖空间形成环状（图1）。
我们把这个由于应力作用产生的环状破裂带称为巷道围岩松动圈，简称为松动圈。
图1 巷道围岩中的松动圈1-松动圈外边界；2-松动圈范围；3-巷道周边巷道开挖后，破坏了原岩的应力平衡状态，围岩受力状态由三向变成了近似两向。
导致围岩应力重新分布和局部应力集中，造成岩石强度较大幅度地下降。
此时，最大主应力是沿巷道壁面的切线方向。
巷道壁面切应力达到最大值；最小主应力是沿巷道的径向应力。
径向应力在巷道周边为零，向围岩内部逐渐增大。
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松弛破裂带，即围岩松动圈。
其力学特征表现为应力降低区即松动圈、塑性区及弹性区，如图2所示。
图2 圆形巷道围岩塑性变形区及应力分布该理论认为松动圈厚度与巷道埋深（地应力）和岩石的强度关系较大，与巷道跨度关系很小。
而松动圈厚度越大，支护越困难。
即原岩应力越大，岩体强度越小，则松动圈厚度就越大，支护就越困难。
巷道围岩松动圈测定及支护参数优化
第４２卷第９期能 源 与 环 保Ｖｏｌ ４２ Ｎｏ ９ ２０２０年９月ＣｈｉｎａＥｎｅｒｇｙａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎＳｅｐ． ２０２０ 收稿日期：２０２０－０５－１２；责任编辑：陈朋磊 ＤＯＩ：１０．１９３８９／ｊ．ｃｎｋｉ．１００３－０５０６．２０２０．０９．０４８作者简介：曹庆华（１９８２—），男，河南永城人，工程师，２００７年毕业于河南理工大学，现从事煤矿管理工作。
引用格式：曹庆华．巷道围岩松动圈测定及支护参数优化［Ｊ］．能源与环保，２０２０，４２（９）：２１７ ２１９，２２３．ＣａｏＱｉｎｇｈｕａ．Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇｒｏｃｋｌｏｏｓｅｚｏｎｅｏｆｒｏａｄｗａｙａｎｄｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇｐａｒａｍｅｔｅｒｓ［Ｊ］．ＣｈｉｎａＥｎｅｒｇｙａｎｄＥｎｖｉ ｒｏｎｍｅｎｔａｌＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，２０２０，４２（９）：２１７ ２１９，２２３．巷道围岩松动圈测定及支护参数优化曹庆华（河南能源化工集团永煤公司车集煤矿，河南永城 ４７６６００）摘要：为了对巷道进行有效支护，确保巷道的稳定性，基于研究巷道实际工程概况，采用电磁雷达法对巷道围岩松动圈进行测试，根据不同测线的雷达探测曲线，得到了研究巷道围岩松动圈级别；优化了巷道支护参数，主要包括顶板锚索、帮锚索、顶帮锚杆、一次喷浆、二次喷浆、道底板圆弧形卸压槽的开挖及底板注浆锚索加固等，并进行了巷道表面位移观测。
研究得出，优化后的巷道支护能够有效控制巷道围岩变形。
关键词：围岩松动圈；支护参数；喷浆；圆弧形卸压槽；注浆锚索中图分类号：ＴＤ３５３ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００３－０５０６（２０２０）０９－０２１７－０３ＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇｒｏｃｋｌｏｏｓｅｚｏｎｅｏｆｒｏａｄｗａｙａｎｄｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇｐａｒａｍｅｔｅｒｓＣａｏＱｉｎｇｈｕａ（ＪｕｊｉＣｏａｌＭｉｎｅ，ＹｏｎｇｃｈｅｎｇＣｏａｌＣｏｍｐａｎｙ，ＨｅｎａｎＥｎｅｒｇｙａｎｄＣｈｅｍｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｙＧｒｏｕｐ，Ｙｏｎｇｃｈｅｎｇ ４７６６００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｓｕｐｐｏｒｔｔｈｅｒｏａｄｗａｙａｎｄｅｎｓｕｒｅｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｒｏａｄｗａｙ，ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅａｃｔｕａｌｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｐｒｏｆｉｌｅｏｆｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｒｏａｄｗａｙ，ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｒａｄａｒｄｅｔｅｃｔｉｏｎｃｕｒｖｅｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｕｒｖｅｙｌｉｎｅｓ，ｔｈｅｌｅｖｅｌｏｆｌｏｏｓｅｚｏｎｅｏｆｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇｒｏｃｋｗａｓｏｂ ｔａｉｎｅｄ．Ｔｈｅｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｒｏａｄｗａｙｗｅｒｅｏｐｔｉｍｉｚｅｄ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｒｏｏｆａｎｃｈｏｒｃａｂｌｅ，ｓｉｄｅａｎｃｈｏｒｃａｂｌｅ，ｒｏｏｆａｎｄｓｉｄｅｂｏｌｔ，ｐｒｉｍａｒｙｓｈｏｔｃｒｅｔｉｎｇ，ｓｅｃｏｎｄａｒｙｓｈｏｔｃｒｅｔｉｎｇ，ｅｘｃａｖａｔｉｏｎｏｆａｒｃ－ｓｈａｐｅｄｐｒｅｓｓｕｒｅｒｅｌｉｅｆｇｒｏｏｖｅａｔｒｏａｄｆｌｏｏｒａｎｄｇｒｏｕｔｉｎｇａｎｃｈｏｒｃａｂｌｅｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔｏｆｆｌｏｏｒ．Ｍｅａｎｓｗｈｉｌｅ，ｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｏｆｒｏａｄｗａｙｗａｓｏｂｓｅｒｖｅｄ，ｔｏｏ．Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚｅｄｒｏａｄｗａｙｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇｃａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｃｏｎｔｒｏｌｔｈｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇｒｏｃｋｏｆｔｈｅｒｏａｄｗａｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇｒｏｃｋｌｏｏｓｅｒｉｎｇ；ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇｐａｒａｍｅｔｅｒｓ；ｇｒｏｕｔｉｎｇ；ａｒｃ ｓｈａｐｅｄｐｒｅｓｓｕｒｅｒｅｌｉｅｆｇｒｏｏｖｅ；ｇｒｏｕｔｉｎｇａｎｃｈｏｒｃａｂｌｅ０ 引言随着煤矿快速发展，特别是穿过断层破碎带、巷道断面大、地质条件恶化、地压大、采深大的巷道，一般的巷道支护已经不能满足深部破碎的巷道，出现了难支护、支护效果差等特征，严重影响了矿井的安全生产。
巷道围岩松动圈测试及影响因素分析
1引言巷道受掘进及工作面采动影响后，原始地应力平衡状态被破坏，围岩从三维受力变为二维受力甚至只受一个方向的平衡力。
应力重新分布造成局部巷道围岩应力降低，局部围岩应力应力升高[1]。
应力升高部位围岩会发生弹塑性变形，若巷道围岩仍处于弹性变形状态，则围岩可以保持自承稳定，不存在破坏和支护问题；如果围岩发生塑性变形，则必然会发生破坏，需要支护体支撑才能维持稳定。
应力的重新平衡过程会在巷道围岩内形成一定范围的松弛破碎带，即松动圈。
引发围岩变形、甚至破坏等灾害的根本原因是地应力，通过对巷道围岩松动圈的实测与分析，可研究松动圈大小受地应力的影响规律。
2巷道围岩松动圈测试方法围岩松动圈是地下巷道或硐室在特定地质和采动条件及支护作用下的自身反映，是了解围岩力学性状和确定支护方式与支护参数的重要指标，因此，松动圈大小的准确测定是合理设计巷道支护形式与参数的重要前提。
本研究将使用地质雷达法测试某矿区典型巷道围岩的松动圈范围。
地质雷达法松动圈测试系统利用记录电磁波在介质面间反射的时间、振幅以及相位等特征判别目标介质的结构与几何状态，通过反射电磁波的强度分析目标介质的岩性和状态[2]。
从几何形状分析，地下结构或构造可分为2种形态，一是巷道、洞穴、管道等形态；二是裂隙、空隙、缝隙、层面等。
不同结构在雷达探测系统上以不同形态特征存在，面状态结构呈线性反射波状态，点状态结构呈现象反射波状态。
通常，结构位置可以通过反射波的行走时间判断，而结构岩性可通过反射波被吸收能量的多少判断。
h=v2t2+x2/4√,v=c/ξ式中：h为地质体埋深；t为反射波到达时间；x为天线距离；v为岩体中电磁波的传播速度；c=0.3m/ns 为电磁波在空气中的传播速度；ξ为介电常数，可查有关参数或测定获得。
使用地质雷达法松动圈测试系统可通过合理选择发射波的频路，对不同深度和精度要求现场进行测量。
现场分析测试结果，并能进行多次测量。
本研究测试的巷道较小且封闭，可多次反射电磁波，且巷道内支架及其他金属设备也会对电磁波产生较强的反射，故属于特别复杂环境，故选择250MHz屏蔽天线进行本次雷达测试。
隔离矿柱巷道围岩松动圈分布规律的测试
隔离矿柱巷道围岩松动圈分布规律的测试隔离矿柱巷道是煤矿开采中常用的一种支护方式，它可以有效地避免矿柱失稳引发的事故。
然而，在煤矿巷道开挖过程中，由于采动压力的作用，巷道围岩难免会出现一定程度的松动。
为了探究隔离矿柱巷道围岩松动圈的分布规律，我们进行了一系列的测试和研究。
我们选择了不同位置和不同长度的隔离矿柱巷道进行了测试。
通过测量巷道围岩的位移和变形情况，我们得到了一组数据。
通过对这些数据的分析，我们发现，隔离矿柱巷道围岩松动圈的分布规律与巷道的位置和长度有关。
在巷道的纵向分布上，我们发现隔离矿柱巷道围岩松动圈呈现出一定的对称性。
即巷道两端的围岩松动程度较小，而中间位置的围岩松动程度较大。
这是由于巷道两端的围岩受到了较大的约束力，而中间位置的围岩受到的约束力较小所致。
在巷道的横向分布上，我们发现隔离矿柱巷道围岩松动圈呈现出一定的非对称性。
即巷道的一侧围岩松动程度较大，而另一侧围岩松动程度较小。
这是由于巷道一侧的围岩受到了较大的采动压力，而另一侧的围岩受到的采动压力较小所致。
我们还对不同长度的隔离矿柱巷道进行了比较。
结果显示，隔离矿柱巷道围岩松动圈的范围随着巷道长度的增加而增大。
这是由于巷道长度的增加导致围岩受到的采动压力增加，从而引发了更大范围的围岩松动。
通过对隔离矿柱巷道围岩松动圈分布规律的测试和研究，我们发现巷道位置和长度对围岩松动的影响较大。
巷道的纵向分布呈现出对称性，巷道的一侧围岩松动程度较大，巷道长度越长，围岩松动范围越大。
这些研究结果对于煤矿巷道的设计和支护具有一定的指导意义，可以帮助工程师更好地进行巷道的支护设计，提高煤矿开采的安全性和效率。
希望通过我们的研究和测试，对隔离矿柱巷道围岩松动圈的分布规律有了更深入的了解。
我们将继续深入研究巷道围岩的力学特性和支护方式，为煤矿开采提供更科学、更安全的技术支持。
榆家梁煤矿巷道围岩松动圈测试技术及应用
榆家梁煤矿巷道围岩松动圈测试技术及应用摘要:基于榆家梁煤矿现场条件,介绍了松动圈的测试原理、测试方法及测试过程,通过测试得出了围岩合理的松动圈范围,为确定合理锚杆支护参数提供了依据,为相似条件巷道的松动圈测试提供了实践经验。
并介绍了控制松动圈厚度的方法,对井下支护设计具有借鉴意义。
关键词:围岩;松动圈;巷道;锚杆支护巷道开挖后,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。
如果围岩中集中应力值小于下降后的岩石强度,则围岩处于弹塑性状态,且围岩自行稳定,不存在支护问题;反之围岩将发生破坏,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。
图一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规律,对于选择恰当的巷道支护方式与参数,确定合理的工作面超前支护范围等具有重要意义。
目前各矿回采巷道多采用棚子支护或锚杆支护。
由于棚子支护是一种传统的被动支护形式,在复杂的压力状态下它必须借助其它形式的支护配合,才能确保巷道的绝对安全;因而锚杆支护已成为解决巷道围岩承受采动支承压力的重要途径。
采用锚杆支护解决采动支承压力问题,关键是确定出巷道围岩松动圈的厚度,并加以控制。
1 测试原理松动圈测试是应用超声波在不同介质中传播速度,来预测围岩的破坏情况。
测试物体是以弹性体为前提条件的,当煤体的尺寸较小、作用外力较小时,相应变形也较小,可以把煤体视为弹性体。
超声波是由声波仪振荡器产生的高压电脉冲信号加在发射换能器,发射换能器受到激发产生瞬态的振动信号,该信号经发射换能器与煤体之间的耦合后在岩体介质中传播,从而携带煤体内部信息到达接收换能器,再由接收换能器把收到的振动信号转变成电信号传给声波仪,经声波仪放大处理后,显示出超声波穿过煤体的声时、波速等参数。
(倾情奉献)巷道松动圈测试、计算及规律
矿井巷道松动圈特征及规律1.查阅信息通过查阅矿井巷道相关资料，得出关于一些矿井巷道松动圈的测试方法以及松动圈特征参数的相关数据，见下表所示：(1)表格形式（2）图片形式1）平煤十二矿松动圈测试与相关影响因素的关系：2）梁北矿围岩松动圈与岩性的关系（BA-Ⅱ超声波围岩松动圈测试仪）3）松动圈大小与支护方式的关系4）松动圈大小与节理发育系数等因素的关系2.松动圈大小的影响因素和规律结合开滦矿务局赵各庄矿千米深井的实测（按5个水平、不同岩性及是否受采动影响参数）得出围岩松动圈实测结果，经分析得出如下规律。
（1）围岩松动圈与围岩应力和围岩强度关系赵各庄矿不受采动影响的底板岩巷，在断面形状尺寸一定的条件下，实测围岩松动圈值见表1(L p为掘巷产生的松动圈厚度)。
由表1可见，在工程情况相近条件下，围岩松动圈厚度主要决定于原岩应力P0。
根据中科院地质所编写的“煤矿突水预测预报综合研究”，赵各庄矿的原岩应力场以自重应力为主，即有P0=γH(H为采深)。
单向抗压强度σc：对粗(中)砂岩、细砂岩、粉砂岩分别取为24.21， 15.94， 12.76MPa。
此外鉴于观测数值的离散性较大(见表1)，从安全的要求出发，对观测值离散性大的测站取松动圈的最大值进行分析，因此得表2。
表1 不受采动影响的松动圈厚度观测值表2 Lp 与P/σc值表2不包括受断层影响的松动圈观测值，表明：在岩石强度不变时，随原岩应力的增加，松动圈厚度将随之增大。
对表2中数据进行拟合， L p与P0/σc具有如下关系：P0/σc=0.379+0.598L2p -------------------(1)(R2=0.975; F=277.2)即L p=1.293(P0/σc-0.379)1/2 --------(2)（2）围岩松动圈与采深的关系根据赵各庄矿原岩应力以自重应力为主的结论，由式(2)得L p=a(H-H0)1/2 -------------------(3)式中： a为与岩性有关的常数, a=0.2044/σcH0为产生松动圈初始深度,H O=0.379σc/0.025=15σc上式是在赵各庄矿具体工程条件下获得的、不受采动和地质构造影响的底板岩巷围岩松动圈与采深的关系式，其变化规律见图1、2。
围岩松动圈的测定
围岩松动圈的测定一、监测目的巷道开挖引起围岩应力重新分布，岩石强度和岩体内应力变化，在开挖空间周围形成一个环状的破裂区，称为巷道围岩松动圈。
为评价工程岩体稳定性及合理确定巷道支护提供科学依据，必须对围岩松动圈进行测定。
选取回采工作面的一条巷道，尽量在井下停工的时候测两到三个断面，距离控制在隔100m左右就测一回，时间及地点由矿方安排。
根据观察的结果确定出该矿的松动圈范围.(有可能的话,采动影响小的地方测一下,采动影响大的地方测一下).二、需求设备SYS(B)矿用钻孔窥视仪技术指标：窥视钻孔直径: ＞Φ25mm窥视钻孔深度：10m（可延伸）窥视镜（探头）：分辨率：420 lines连续工作时间：8h存储容量：20GB外形尺寸： 195mmX115mmX75mm配套设备：1.钻孔窥视仪主机1台2.窥视镜（探头）１只3.视频传输及输送缆：10米4.耳麦1付5.充电机1台B连接线1根7.窥视镜转接线1根8.数据管理和播放软件1套三、使用原理钻孔窥视仪是新近研制的一种便携式防爆型探测仪器,用以观察锚杆孔或其它小孔径工程孔内部情况。
将探头送入钻孔,即可在仪器屏幕上看到钻孔壁的图像。
由于镜头具有放大功能和红外敏感功能,所以孔壁的岩性变化可以清楚地反映出来。
对于煤岩界面及岩层裂隙,能用它容易地加以识别。
它在手持式液晶显示屏幕上显示钻孔内壁构造, 可用来观察岩层裂隙、确定围岩和煤层接触界面。
四、使用分析1、在掘巷道每掘进200m垂直顶板及两帮各布设一个钻孔；巷道交岔点须根据实际情况布设钻孔；过地质构造、顶板岩性发生显著变化等特殊地段须布设钻孔，钻孔数量根据实际情况而定；矿压显现明显（主要包括：顶板离层仪到黄区；巷道两帮、顶底位移量大；巷道内淋水较大；锚杆（索）托盘变形数量较多、锚索被拉（剪）断）区段须布设钻孔，钻孔数量根据实际情况而定。
2、钻孔要求：垂直顶板打设深度为15m、孔径为Φ28mm的钻孔，并用风、水管将钻孔内部清理干净。
围岩松动圈测试在实际工程的应用
围岩松动圈测试在实际工程的应用在岩体开挖成洞后，洞室周围的岩体发生应力重分布，形成次生应力场；围岩将出现应力降低区，应力升高区和原岩应力区。
应力降低区和应力升高区合称为爆破影响区。
对隧道进行松动圈检测，可以了解隧道爆破开挖对围岩的影响，可以对系统锚杆的设计长度进行修正，使得锚杆的长度更加合理和经济。
本文简要介绍了超声波测试技术及测试成果在实际工程中的应用，供同行借鉴。
标签：围岩松动圈；超声波检测；爆破影响范围1.工程概况1.1隧道设计概况鹤上隧道位于福州国际机场高速公路的A3标，起讫桩号为K6+250～K6+700，全长450m，最大埋深为69m。
隧道洞身位于半径为1710.00m的平曲线内。
是国内罕见的三车道、大断面、小净距隧道，其中最大开挖跨度为16.692m,岩（土）核净宽为5.66m。
1.2 工程概况及水文地质概况a.地形地貌及地质概况鹤上隧道属于剥蚀低山丘陵地貌，进口段天然坡脚为16度，出口段天然坡脚为20度。
地形起伏较大，植被发育。
地层自上而下为第四系残积坡土，底部基岩为侏罗系上统南园组凝灰熔岩，弱风化凝灰熔岩及其风化层。
b.地层本隧道的地层分别有：坡积亚粘土层、坡积碎石、坡积砂质粘性土（可塑）、坡积砂质粘性土层（硬塑）、砂土状强风化凝灰熔岩、碎块状强风化凝灰熔岩、弱风华凝灰熔岩、微风化凝灰熔岩。
c、水文地质条件隧道沿线地下水类型主要为孔隙裂隙水和基岩裂隙水。
前者主要赋存于残积坡土层、砂土状强风化层中，地下水随季节变化；后者主要赋存于基岩裂隙和构造裂隙中，含水量极不均匀，沿裂隙构造带补给及排泄，具有承压性。
2.非金属超声波松动圈检测技术原理声波检测技术的基本原理是用人工的方法在岩土介质和结构中激发一定频率的弹性波。
这种波以各种波形在材料和结构内部传播，并由接收仪器接收，通过分析和研究接收和记录下来的波动信号，来确定岩土介质和结构的力学特征，了解其内部缺陷。
超声波检测是利用纵波的波速来检测围岩的性质的,其表达式为：由波速的表达式可知，弹性介质的性质及种类不同，弹性常数及密度不同，弹性波在介质中的传播速度也不同。
15#煤层巷道松动圈测试方案
上社二景15#煤层巷道松动圈测试方案2018年5月22日目录单击此处输入文字。
一、概述 (2)1、松动圈理论 (2)2、钻孔轴向“三区”的划分 (2)3、测试目的 (3)二、测试区域基本情况 (3)1、拟测试区域 (3)2、煤层基本情况 (3)3、巷道断面及支护方式 (3)三、测试方案及原理 (3)1、方案选择 (3)2、测试原理 (4)图3-1 反射探测原理图图3-2 雷达记录示意图 (5)四、工作方法 (6)1、设备选择 (6)2、技术要求 (6)3数据采集 (6)4、巷道围岩松动圈的判别 (7)图4-1 反射波组雷达图像 (8)5、数据统计 (8)表4-1 测试数据记录表 (8)五、安全措施 (8)上社二景15#煤层巷道松动圈测试方案一、概述1、松动圈理论巷道在开挖前，岩体处于三向应力平衡状态，开巷后围岩应力将发生两个显著变化；一个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，一般情况下集中系数大于2.如果集中应力小于岩体强度，那么围岩将处于弹塑性稳定状态；当应力超过围岩强度之后，巷道周边围岩将首先破坏，并逐渐向深部扩展，直至在一定深度取得三向应力平衡位置，此时围岩已过渡到破碎状态。
我们将围岩中产生的这种松弛破碎带定义为围岩松动圈，简称松动圈，其力学特性表现为应力降低。
2、钻孔轴向“三区”的划分在受采掘影响前，煤体处于应力平衡状态。
当受到采掘影响以后，应力平衡随即遭到破坏，采场周围应力的大小和方向将发生较大的改变。
在巷道周边将产生应力集中区。
根据煤体力学状态的不同，可以将其分为3个区域：卸压区、应力集中区和原始应力区。
卸压区的煤体抗拉强度很差，当拉伸应变超过破坏应变时，径向将产生裂隙，形成裂隙圈。
抽采钻孔封孔以后，如果裂隙圈的深度超过封孔的深度，裂隙圈内裂隙将会与抽采钻孔沟通，构成了钻孔短路风流的通道，这些通道影响了抽采钻孔的气密性，导致抽采浓度下降。
3、测试目的按照重庆煤矿科院防突所与二景公司合作的关于“瓦斯治理专业化现场服务”项目约定，其中一项是协助二景公司制定松动圈考察方案。
工作面巷道围岩松动圈测试
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ５— ２ ７ ９ ８ ． ２ ０ １ ７ ． ０ ８ ． ０ ４ １
工 作 面巷 道 围岩 松 动 圈测 试
王 磊
（ 汾 西 矿 业 集 团公 司 双 柳 煤 矿 ，山西 柳 林 ０ ３ ３ ３ ０ ０ ）
图１ 松 动 圈 测 试 测 站 布 置
每个 测站 布置 ５个测 孔 ， 分别 在巷 道顶板 中部 、 巷道 两帮 中部 和巷 道两 帮 上 角 ， 如 图 ２所示 。｛ ９ ＝ １ ０ 试 钻孔采 用 ＭＱ Ｓ一 ４ ５ Ｃ型 气 动 帮锚 杆 钻 机 打 孑 Ｌ ， 直 径 为３ ２ １ １ ３ １ １ ３ ， 孔 深设计 为 ４ Ｉ Ｙ Ｉ 左 右 。两 帮 中部 和 顶 板 的钻 孔基 本上 垂直 打 设 ， 为 便 于 排 水两 帮钻 孔 稍 向
关键 词 ： 巷 道围岩； 松 动 圈测 定 ； 沿 空 留巷
中图分类号 ： Ｔ Ｄ ３ ２ ２
文献标识 码 ： Ｂ
文章编号 ： １ ０ ０ ５ — ２ ７ ９ ８ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ８ — ０ １ １ ０ — ０ ２
围岩松 动圈 是进行 巷 道 围岩稳 定性评 价 和进 行 合理 支护 没计 的重 要 依 据 ¨－ ２ Ｊ ， 测 试 松 动 圈 的方 法
２ 测试地点及钻孔 布置
松 动 圈测 试 地 点 布 置 在 ３ 下１ ０ ９工 作 面胶 带 巷 和轨道 巷 中 ， 每条 巷道 各布 置 ２个测 站 ， 分 别 布置在
很多， 本 文测 试 采 用 Ｄ Ｙ Ｔ Ｊ ２ ０型 岩 层 探 测 记 录仪 实 时记 录 围岩 破裂 图像 来 确 定 某 矿 ３ 下１ ０ ９工 作 面 巷
地质雷达探测对巷道围岩松动圈的应用探讨
地质雷达探测对巷道围岩松动圈的应用探讨地质雷达探测技术是一种无损检测地下构造和特征的技术，该技术可以帮助我们确定隧道围岩中的松动圈情况，进而为隧道设计、建设提供有力的技术支持。
本文将探讨地质雷达探测技术在隧道围岩松动圈方面的应用效果，并分析其优点和不足之处，为隧道工程建设提供一些借鉴和参考。
一、地质雷达探测技术简介地质雷达探测技术是一种利用电磁波探测地下结构及其物理与化学特征的技术。
具体地说，地质雷达探测系统会发射电磁波，在信号到达隧道顶部后，通过测量反射波和散射波来确定隧道围岩松动圈和岩层分界线。
具体的探测过程如下：1.电磁波的发射与接收：地质雷达探测系统通过天线发射电磁波，电磁波穿越隧道顶部后会遇到各种物质，部分电磁波会被反射或者散射回来，通过接收天线进行接收。
2.数据传输：接收到的电磁波信号会进行数字化处理，通过雷达系统传输到计算机上。
3. 数据分析：在计算机上，根据电磁波所需时间和波长的关系计算出物质所在的深度。
然后，通过数据可视化处理，展现出来的是隧道平面图。
二、地质雷达探测技术在隧道围岩松动圈中的应用效果在隧道工程建设中，对于围岩松动圈的探测至关重要。
由于地质雷达探测技术可以无损探测隧道围岩的物质构成和变化规律，因此在隧道工程建设中广泛应用。
首先，地质雷达探测技术可以传统低效的极限条件下探查隧道岩体围堰松动圈情况。
探查的结果分别表明，隧道内存在不同程度的岩体松动圈，且岩体松动圈深度较浅。
通过探测，对隧道内围岩松动圈情况进行准确、快速分析，可以为隧道工程建设提供有用的参考信息，对后续钻、掘进及支护工程具有重要意义。
其次，地质雷达探测技术也可以用于探测隧道开挖后围岩松动圈的变化。
由于地质雷达探测技术可以实时传输数据，因此可以将探测后的数据与隧道建设过程相结合，得出隧道建设后存在的岩体松动圈情况。
比如，在隧道开挖施工过程中，可以将地质雷达探测数据和实时观测数据等相结合，通过不断地分析和修正，及时发现隧道施工出现的问题，及时进行修复和加固。
隔离矿柱巷道围岩松动圈分布规律的测试
隔离矿柱巷道围岩松动圈分布规律的测试
隔离矿柱巷道围岩松动圈分布规律的测试是矿山安全管理中的重要一环。
隔离矿柱巷道是矿山中的一种特殊巷道，其主要作用是隔离矿柱
和矿体，保证矿山的安全生产。
然而，隔离矿柱巷道围岩的松动圈分
布规律对矿山的安全生产具有重要影响，因此需要对其进行测试。
隔离矿柱巷道围岩松动圈分布规律的测试主要包括以下几个方面：
1. 测试方法
测试方法是测试的基础，其准确性和可靠性直接影响测试结果的准确性。
目前，常用的测试方法包括地质雷达、声波测试、电磁波测试等。
其中，地质雷达是一种非常有效的测试方法，可以通过测量地下物质
的电磁波反射来确定围岩的松动圈分布规律。
2. 测试参数
测试参数是测试的关键，其选择直接影响测试结果的准确性。
测试参
数包括测试频率、测试距离、测试角度等。
其中，测试频率是最重要
的参数之一，其选择应根据围岩的特性和测试目的来确定。
3. 测试结果分析
测试结果分析是测试的核心，其目的是确定围岩的松动圈分布规律。
测试结果分析应包括围岩的松动圈范围、松动程度、松动类型等。
通过对测试结果的分析，可以确定围岩的松动圈分布规律，为矿山的安全生产提供重要依据。
总之，隔离矿柱巷道围岩松动圈分布规律的测试是矿山安全管理中的重要一环，其准确性和可靠性直接影响矿山的安全生产。
因此，应选择合适的测试方法和测试参数，并对测试结果进行准确的分析，以确保测试结果的准确性和可靠性。
围岩松动圈测定在抽姑占孔封孔参数上的应用
中图分类 号 ： Ｆ ４ ０ ３ ． ７ ； Ｔ Ｄ ７ １ ２ ． ６
文 献标 志码 ： Ｂ
文章编 号 ： ＇ １ ０ ０ ８— ０ １ ５ ５ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ７— ０ １ ０ ０— ０ １
１围岩松 动 圈理论及 地球 物理 特征
１ ． １围岩 松 动 圈 的理 论
锚头带动测杆 ， 测杆拉动位移计产生位移变形 ， 变形传 递 给振 弦 式位移 计转变 成振弦应 力的变 化 ， 从 而改变振
收稿 日期 ： ２ ０ １ ４— ０ ３—２ ６
， 贵州 水城县 人 ， 工程 师 ， 现 在水城县 煤炭局 工作。
２ ． ３地 震 波法
强度大大减弱， 同时会产生裂隙 ， 因而不稳定 ， 这样就 在 岩 体中形 成 了松 动 圈 。 围岩松 动 圈的大小 范 围主 要 与 围岩 性 质 强度 和 围 岩应 力有直 接 关 系 ， 同时 ， 巷 道 断 面 的形 状 与 大小 、 巷 道 的爆 破方 法 、 掘进 开 挖 方 式 也 是 围 岩松 动 圈 的 主 要 影响 因素 ， 另外 ， 在煤 层 中围 岩松 动 圈还受 到 穿 层钻 孔 条带 抽放 孔的影 响 。 所 以测定 围岩 松 动 圈 ， 消 除 松 动 圈 的 漏 气 影 响 因 素， 确 定封 孔范 围 ， 大 大提 高煤层 瓦斯 抽采 效果 。
率， 频率信号经 电缆传输至读数装置 ， 即可计算出被测 结构 物 的变形 量 。可以 得 出围 岩 中不 同深 度 岩 石 向巷 道 内收敛的情况， 得出围岩松 动带 、 过渡带、 完整带 ， 测 出围岩 松动 圈 的厚度 范 围。 多点位 移 计 法测 围岩 松 动 圈方 法直 观 可 靠 ， 但 是 测试 时 间长 、 工 作量 大 ， 适用于顶板离层观测 ， 用于 煤 层抽采 钻孔 封孔 方面测 定时 ， 由于 测试 时 间长 ， 影 响封 孔时 间 。 ２ ． ２声 波法 声波在 岩 （ 煤） 体传播 过程 中 ， 波 速 与 岩体 结 构 、 力 学性质、 空隙率有明显对应关系 ， 波速随裂隙的发育波 阻抗 增大 而降 低 ， 对 同一 岩 （ 煤） 体来 说 ， 波 速 高 则围 岩 完整性好 ， 波速越低则围岩发生了破坏存在 裂隙越发 育。测定围岩不 同深度的波速值 ， 就可 以推 断巷 道围 岩松 动 圈的厚 度 。
围岩松动圈地球物理方法检测
文章编号:1004—5716(2004)07—0087—03中图分类号:P584 文献标识码:B 围岩松动圈地球物理方法检测蔡成国1,孟照辉2,熊昌盛1(1.中国地质大学(武汉)地球物理系,湖北武汉430074;2.深圳市建设工程质量检测中心,广东深圳518031)摘 要:围岩松动圈是地下工程中普遍存在的实际物理力学状态,它对地下工程的稳定性影响很大,围岩松动圈准确地无损检测,可以合理地确定支护参数。
比较分析了折射波法、钻井超声波法以及探地雷达法等三种围岩松动圈测试的地球物理方法,指出其适用的基本假设条件,并且应用前人的实例说明三种方法的优点及其局限性,最后指出围岩松动圈检测方法的发展方向。
关键词:围岩松动圈;折射波法;钻井超声波法;探地雷达法;无损检测 井巷开挖后,周边岩石产生裂隙并逐渐破坏,出现塑性变形,形成非弹性变形区,即应力降低区,也称围岩松动圈范围[1,2]。
地应力向外围转移,形成弹性变形区,即应力升高区,这两个区合称井巷影响范围。
其大小定量地反映了岩体强度和受力状况以及他们之间地联系[3]。
因此,通过测定围岩塑性松动圈的大小,可以确定合理的支护参数。
目前工程中主要采取在试验洞段中选取若干个具有代表性的断面进行测试,根据所测得的多组围岩参数,按照经验或概率统计的方法来确定塑性圈的大小。
但由于其理论前提不完善,加之岩体结构和构造相当复杂,导致这些计算往往带有一定的盲目性和不确定性。
围岩松动圈是地下工程中普遍存在的实际物理力学状态,它对地下工程的稳定性影响很大。
为此提出的支护自重荷载的概念,至今仍广泛应用于国内外浅部地下工程设计。
在国内,董方庭等人经过长期研究,1985年系统地提出围岩松动圈支护理论,在煤炭系统得到广泛应用。
这些理论的运用,都需要知道松动圈的范围(大小),因此测试松动圈具有较强的实际意义[4、5]。
目前在工程界,根据原理的不同,可以分为:地震声波法、超声波测井法、探地雷达。
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围岩松动圈的测定
一、监测目的
巷道开挖引起围岩应力重新分布，岩石强度和岩体内应力变化，在开挖空间周围形成一个环状的破裂区，称为巷道围岩松动圈。
为评价工程岩体稳定性及合理确定巷道支护提供科学依据，必须对围岩松动圈进行测定。
选取回采工作面的一条巷道，尽量在井下停工的时候测两到三个断面，距离控制在隔100m左右就测一回，时间及地点由矿方安排。
根据观察的结果确定出该矿的松动圈范围.(有可能的话,采动影响小的地方测一下,采动影响大的地方测一下).
二、需求设备
SYS(B)矿用钻孔窥视仪
技术指标：
窥视钻孔直径: ＞Φ25mm
窥视钻孔深度：10m（可延伸）
窥视镜（探头）：分辨率：420 lines
连续工作时间：8h
存储容量：20GB
外形尺寸： 195mmX115mmX75mm
配套设备：
1.钻孔窥视仪主机1台
2.窥视镜（探头）１只
3.视频传输及输送缆：10米
4.耳麦1付
5.充电机1台
B连接线1根
7.窥视镜转接线1根8.数据管理和播放软件1套
三、使用原理
钻孔窥视仪是新近研制的一种便携式防爆型探测仪器,用以观察锚杆孔或其它小孔径工程孔内部情况。
将探头送入钻孔,即可在仪器屏幕上看到钻孔壁的图像。
由于镜头具有放大功能和红外敏感功能,所以孔壁的岩性变化可以清楚地反映出来。
对于煤岩界面及岩层裂隙,能用它容易地加以识别。
它在手持式液晶显示屏幕上显示钻孔内壁构造, 可用来观察岩层裂隙、确定围岩和煤层接触界面。
四、使用分析
1、在掘巷道每掘进200m垂直顶板及两帮各布设一个钻孔；巷道交岔点须根据实际情况布设钻孔；过地质构造、顶板岩性发生显著变化等特殊地段须布设钻孔，钻孔数量根据实际情况而定；矿压显现明显（主要包括：顶板离层仪到黄区；巷道两帮、顶底位移量大；巷道内淋水较大；锚杆（索）托盘变形数量较多、锚索被拉（剪）断）区段须布设钻孔，钻孔数量根据实际情况而定。
2、钻孔要求：垂直顶板打设深度为15m、孔径为Φ28mm的钻孔，并用风、水管将钻孔内部清理干净。
3、矿上曾经测量过的数据也要收集一下进行集中的处理分析。