泥岩顶底板巷道松动圈范围的确定

泥岩顶底板巷道松动圈范围的确定

发表时间：2014-12-18T10:50:24.217Z 来源：《价值工程》2014年第8月中旬供稿作者：崔乃枭[导读] 松动圈内煤岩体由于采动的影响产生了裂隙，超声波在其中的传输速度相对于深部未受采动影响的煤岩体而言要低。Methods of Defining Loose Zone of Mudstone Laneways崔乃枭CUI Nai-xiao曰陈美星CHEN Mei-xing曰周成ZHOU Cheng曰程桐CHENG Tong曰王泽霖WANG Ze-lin（辽宁石油化工大学矿业工程学院，抚顺113001）（College of Mining Engineering，Liaoning Shihua University，Fushun 113001，China）摘要院研究了确定霍州煤电集团辛置矿310 轨道巷松动圈的范围的方法，为的合理长度长度确定以及注浆加固围岩注浆孔深度的确定提供了数据基础。介绍了松动圈测定的基本原理和测试方法。

Abstract院This paper studied about the range of the loose zone of 310 rail lane of Huozhou Coal and Electricity Group. It provides thedate for determining the reasonable length of the bolt supporting and depth of the grouting hole of the surrounding rocks of the grouting. Itintroduces the fundamentals and testing methods of the loose zone.

关键词院泥岩；松动圈；锚杆长度；注浆孔深度Key words: mudstone；loose zone；bolt length；depth of grouting hole中图分类号院TD322 文献标识码院A 文章编号院1006-4311（2014）23-0126-03

0 引言

近几年不断发展完善的巷道围岩松动圈理论已经成为巷道支护和维修的主要依据。围岩松动是应力对围岩作用的结果，是在巷道周围一定范围内形成的围岩裂隙带。

松动圈的大小与井巷的稳定性和支护的难易程度密切相关，松动圈越大，围岩稳定性就越差，支护也越困难，从围岩松动范围合理地选择锚喷支护结构，在保持围岩完整性的前提下，对于简化支护的结构、节约支护材料、减少支护费用、充分发挥岩体的自身支承作用有着重要的意义。

1 测试地点概况本次研究选取霍州煤电集团辛置矿310 轨道巷为测试巷道，此巷道位于310 水平，巷道顶底板均为泥页岩，岩层松软，破碎。在巷道中选取收缩变形较严重的临近水仓20 处地段进行。巷道中每隔20 米测试一组断面，共测试6个断面，每个断面测试3 个孔，如图1、

2 所示。最终分别得出松动圈随时间变化曲线和松动圈随距离变化曲线。

2 松动圈测试原理未受巷道掘进和开采影响的煤体或岩体其物理性质具有连续性，煤岩体密实均匀，特别是较坚硬的煤体和岩体，这种特性更为明显。由于矿井的开拓和开采影响，煤岩体受到非自然因素的破坏影响，使得临近巷道或回采工作面的煤岩体物理性质发生改变。最为明显的改变是在煤岩体中掘进巷道以后，煤岩体内部的应力发生变化，形成卸压区、集中应力区和原岩应力区。一般从巷道壁向煤岩层内部2~4m 为卸压区，此区域内煤岩体松散，孔隙率增加，失去了原有的支撑作用，习惯上把这一区域成为松动圈。

目前，松动圈探测系统根据其工作原理不同可分为地震折射层析法、高密度电阻率法、地质雷达法、多点位移计量法和超声波探测法等几种。前三种方法需要使用精密仪器，对于不具备相关技术和经验的煤矿企业来说实现很困难，不易采用。而多点位移计量测法需要预埋大量测点，测点本身也会影响煤岩体的物理力学参数，造成测量误差，故本次测量采用的超声波探测方法。

超声波法是围岩松动圈测试技术中最常用的方法，使用超声波作为载体，通过专用的仪器测量声波在岩体内传播的速度。对于性质完全相同的煤岩体，声波在密实的煤岩体和松散破碎的煤岩体中传输的速度不同。也就是对于相同长度的探测钻孔，声波发射和返回的时间不同。通过测试设备读数，找到声波传输的时间突变点，这一时间突变点对应破碎煤岩体的深度，从而确定松动煤岩体的范围，也就是松动圈的范围，以此研究煤岩体的物理力学性质及应力状态。

松动圈内煤岩体由于采动的影响产生了裂隙，超声波在其中的传输速度相对于深部未受采动影响的煤岩体而言要低。因此，此方法是通过在巷道壁钻孔，测出声波纵波速度在围岩钻孔中分布的“波速（v）—孔深（l）曲线”或者“时间（t）—孔深（l）曲线”，如图3 所示，判定围岩松动圈范围。

具体到本次使用的西安中沃测控技术有限公司开发的超声波围岩裂隙探测仪而言，发射换能器F 在钻孔中发射超声波，超声波在钻孔中传播。在发射换能器F 发射超声波的同时触发计时器计时，当接收换能器I 收到超声波信息后停止计时，得出声波在F-I 之间的传播时间，由此计算出波速：V=L/s*103m/s。

5 结论淤由于左帮受到开采动压的影响，围岩破坏程度远远高于右帮。通过现场测试，310 轨道巷松动圈范围左右帮不同，平均值分别为3.1m 和2.2m，验证了这一实际情况。于测试结果说明，当使用锚杆支护巷道时，不能选择通长度为2.0m 的常用锚杆，对围岩起不到应有的支护作用。

左帮应该选择3.5m，右帮选择2.5m 长的锚杆。根据此计算结果选择的锚杆长度，在现场取得了良好的支护效果。

盂如果利用注浆加固围岩，注浆孔至少3.5m 以上，应至少根据3.5 扩散半径选择注浆参数。

参考文献院[1]董方庭等.巷道围岩松动圈支护理论[J].煤炭学报，1994，01.[2]孟庆彬等.巷道围岩松动圈支护理论及测试技术[J].中国矿山工程，2010,06.[3]靖洪文等.软岩巷道围岩松动圈变形机理及控制技术研究[J].中国矿业大学学报，1999,06