專利名稱：反饋巷道圍巖變形規(guī)律的多斷面連續(xù)觀測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種連續(xù)觀測(cè)方法，尤其是一種適用于井巷支護(hù)工程的反饋巷道圍巖
變形規(guī)律的多斷面連續(xù)觀測(cè)方法。
背景技術(shù)：
作為煤礦安全生產(chǎn)的通道，巷道的礦壓觀測(cè)重要性不言而喻。 一方面，巷道的合理 控制與維護(hù)關(guān)系著礦井的正常生產(chǎn)和礦工的生命安全，而巷道事故的發(fā)生具有偶然性大和 破壞性強(qiáng)的特點(diǎn)，必須進(jìn)行日常的礦壓觀測(cè)以反映圍巖的維護(hù)狀況，在出現(xiàn)異常情況時(shí)及 時(shí)地采取措施；另一方面，隨著煤礦開采深度的增加，深部及軟弱破碎圍巖巷道的控制難題 越發(fā)明顯，支護(hù)技術(shù)亟待突破，以巷道圍巖變形觀測(cè)為核心的礦壓觀測(cè)則是研究深部軟巖 巷道支護(hù)問題重要的基礎(chǔ)工作。 長(zhǎng)期以來，巷道圍巖變形觀測(cè)需要依靠大量布置測(cè)站、實(shí)施長(zhǎng)期觀測(cè)才能得到完 整的數(shù)據(jù)，一般需布置數(shù)十個(gè)測(cè)站，觀測(cè)50 80天左右。由于觀測(cè)周期長(zhǎng)、工作量大，而且 信息反饋滯后，不能及時(shí)反映巷道圍巖變形與破壞的規(guī)律，當(dāng)巷道出現(xiàn)大變形甚至失穩(wěn)時(shí)， 觀測(cè)工作尚未結(jié)束。為了縮短觀測(cè)周期，一些礦壓觀測(cè)方法刻意減少測(cè)站數(shù)量或是密集布 置測(cè)站，但都難以在短期內(nèi)得到正確的結(jié)果，同時(shí)還影響巷道正常的掘進(jìn)施工。因此礦井巷 道的礦壓觀測(cè)尚缺少一套能解決以上問題的高效合理的觀測(cè)方法。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的是提供一種方法簡(jiǎn)單，觀測(cè)周期短、反饋速度快的反饋巷 道圍巖變形規(guī)律的多斷面連續(xù)觀測(cè)方法。
技術(shù)方案本發(fā)明反饋巷道圍巖變形規(guī)律的多斷面連續(xù)觀測(cè)方法如下 步驟一、在距離巷道掘進(jìn)工作面約2m范圍內(nèi)布置圍巖變形的首測(cè)站； 步驟二、在首測(cè)站的后方布置多個(gè)圍巖變形中間測(cè)站，多個(gè)中間測(cè)站等測(cè)站間距
布滿整個(gè)巷道掘進(jìn)影響區(qū)； 步驟三、在距離最后一個(gè)中間測(cè)站的巷道圍巖穩(wěn)定區(qū)內(nèi)布置尾測(cè)站； 步驟四、采用常規(guī)觀測(cè)方法進(jìn)行測(cè)量，對(duì)各個(gè)測(cè)站進(jìn)行一天一測(cè)或一天多測(cè)，采集
巷道周邊的多個(gè)位移量，連續(xù)觀測(cè)3 5天，即可得到反映巷道變形規(guī)律的數(shù)據(jù)。
所述的首測(cè)站、中間測(cè)站和尾測(cè)站的測(cè)站間距相同；所述的測(cè)站間距為巷道掘進(jìn)
工作面日進(jìn)尺的整數(shù)倍，約為1 5倍；所述的整個(gè)巷道掘進(jìn)影響期的長(zhǎng)度約為100
200m。 有益效果本發(fā)明可降低測(cè)站安裝難度和安裝時(shí)間，減少觀測(cè)對(duì)巷道掘進(jìn)工作的 影響；與傳統(tǒng)觀測(cè)方法需觀測(cè)50 80天以上相比，本發(fā)明只需觀測(cè)3 5天，大大減少了 觀測(cè)周期和觀測(cè)人員的工作量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度、節(jié)省勞動(dòng)力資源。另外，觀測(cè)數(shù)據(jù)作為巷道 礦壓的數(shù)據(jù)反饋，所反映的礦壓規(guī)律能及時(shí)提供可靠信息指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工、改進(jìn)支護(hù)方案，并 為巷道圍巖礦壓規(guī)律的研究、解決深部軟巖巷道支護(hù)難題和礦井的安全生產(chǎn)提供重要的技
3術(shù)保障。其方法簡(jiǎn)單，易實(shí)施，省時(shí)省力，效率高，具有廣泛的實(shí)用性。


圖1是本發(fā)明的巷道礦壓觀測(cè)測(cè)站布置示意圖。
圖2是測(cè)站安裝示意圖。 圖中l(wèi)-巷道掘進(jìn)工作面，2-首測(cè)站，3-中間測(cè)站，4-尾測(cè)站，S。-掘進(jìn)工作面日 進(jìn)尺，S「測(cè)站間距，I-巷道掘進(jìn)影響區(qū)，II-巷道圍巖穩(wěn)定區(qū)；5-短錨桿，6-螺母鉤。
具體實(shí)施例方式
圖1所示，本發(fā)明反饋巷道圍巖變形規(guī)律的多斷面連續(xù)觀測(cè)方法，首先根據(jù)設(shè)計(jì) 方案選取圍巖條件相似的觀測(cè)區(qū)段，以工程類比法判斷該圍巖條件下巷道開挖所引發(fā)的次 生應(yīng)力的影響區(qū)域，按照巷道圍巖條件與掘進(jìn)速度，判斷一個(gè)巷道掘進(jìn)影響區(qū)I的長(zhǎng)度；整 個(gè)巷道掘進(jìn)影響期I的長(zhǎng)度一般約為100 200m。在距離巷道掘進(jìn)工作面約2m范圍內(nèi)布 置圍巖變形的首測(cè)站2 ;接著在首測(cè)站2的后方布置多個(gè)圍巖變形中間測(cè)站3，多個(gè)中間測(cè) 站3等測(cè)站間距S工布滿整個(gè)巷道掘進(jìn)影響區(qū)I的長(zhǎng)度范圍，測(cè)站間距S工為巷道掘進(jìn)工作面 日進(jìn)尺S。的整數(shù)倍，約為1 5倍，在觀測(cè)周期已定的情況下，間距越小其反饋的精度越高。 在此巷道掘進(jìn)影響區(qū)I長(zhǎng)度范圍內(nèi)按照巷道日進(jìn)尺S。的整數(shù)倍為間距布置安裝5 10個(gè) 測(cè)站；然后在距離最后一個(gè)中間測(cè)站3的巷道圍巖穩(wěn)定區(qū)域II內(nèi)布置尾測(cè)站4 ;首測(cè)站2、 中間測(cè)站3和尾測(cè)站4的測(cè)站間距S工均相同，每個(gè)測(cè)站測(cè)量一個(gè)巷道斷面的圍巖變形情況， 多個(gè)測(cè)站共同觀測(cè)即可實(shí)現(xiàn)多斷面連續(xù)觀測(cè)。采用常規(guī)觀測(cè)方法進(jìn)行測(cè)量，對(duì)各個(gè)測(cè)站進(jìn) 行一天一測(cè)或一天多測(cè)，采集巷道周邊的多個(gè)位移量，連續(xù)觀測(cè)3 5天，即可得到反映巷 道變形規(guī)律的數(shù)據(jù)。 圖2所示，各測(cè)站的安裝按照常規(guī)方法，安裝時(shí)，在巷道兩幫及頂?shù)字胁扛鬟x擇一 點(diǎn)，分別安裝一根長(zhǎng)度為400 600mm的短錨桿5，并在短錨桿5外端部安裝一螺母鉤6。
常規(guī)測(cè)量方法是采用兩根測(cè)繩分別連接巷道兩幫和頂?shù)椎穆菽搞^6，使兩根測(cè)繩 形成十字?jǐn)嗝?，然后用鋼巻尺等儀器測(cè)量螺母鉤6至十字交叉點(diǎn)的距離。
實(shí)施例一、某礦業(yè)集團(tuán)煤礦煤層回風(fēng)大巷，采用架棚支護(hù)形式，掘進(jìn)期間進(jìn)行巷道 圍巖變形觀測(cè)對(duì)目前采用的支護(hù)形式進(jìn)行評(píng)估。巷道已掘進(jìn)施工近300m，從揭露的巖層情 況，已施工巷道圍巖條件基本沒有變化。該巷道與相鄰的軌道大巷地質(zhì)條件相似，根據(jù)軌道 大巷的礦壓顯現(xiàn)情況，巷道掘進(jìn)工作面1的后方100m左右圍巖變形趨于穩(wěn)定，變形速度不 超過lmm/天。因此可以判斷本巷道的掘進(jìn)影響期的巷道長(zhǎng)度I約為100m， 100m以后巷道 進(jìn)入圍巖穩(wěn)定區(qū)II。巷道掘進(jìn)工作面日進(jìn)尺S。為5m，測(cè)站間距S工取掘進(jìn)工作面日進(jìn)尺S。 的4倍，為20m。首測(cè)站2在距離掘進(jìn)工作面1的后方lm處安裝，首測(cè)站2后方每隔20m安 裝一個(gè)中間測(cè)站3，共安裝5個(gè)中間測(cè)站3，尾測(cè)站4布置在距離掘進(jìn)工作面100m之后，距 中間測(cè)站20m。整個(gè)觀測(cè)區(qū)域約為120m，共布置7個(gè)測(cè)站。測(cè)站采用常規(guī)的十字?jǐn)嗝娣ò?裝和測(cè)量，主要觀測(cè)巷道周邊的變形量與變形速度。在已確定的測(cè)站位置上，于巷道頂?shù)准?兩幫的中部各選擇一點(diǎn)，分別安裝一根長(zhǎng)度為400 600mm的短錨桿5，短錨桿尾部安裝螺 母鉤6，兩幫與頂?shù)椎穆菽搞^6在固定后應(yīng)分別朝向一致。測(cè)量時(shí)用兩根測(cè)繩分別連接兩幫 與頂?shù)椎穆菽搞^6，測(cè)繩與螺母鉤6的交點(diǎn)分別為A、 B、 C、 D，兩根測(cè)繩的交點(diǎn)為0點(diǎn)，測(cè)量時(shí)采用鋼巻尺量測(cè)0A、AB、0C、CD的距離即可。根據(jù)觀測(cè)要求，連續(xù)測(cè)量5天。觀測(cè)結(jié)果顯 示，巷道穩(wěn)定時(shí)兩幫移進(jìn)量達(dá)到148mm，其中左幫79mm，右?guī)?9mm ;巷道頂?shù)装謇塾?jì)移近量 達(dá)到879mm，其中頂板累計(jì)下沉量為346mm，底板累計(jì)鼓起量為533mm。因此，現(xiàn)有支護(hù)形式 滿足控制幫部的要求，但頂板變形較大，需補(bǔ)充施工錨桿、錨索加強(qiáng)支護(hù)，而底板應(yīng)進(jìn)行一 定的臥底工作。 實(shí)施例二、某礦南翼軌道大巷的變形觀測(cè)。南翼軌道大巷掘進(jìn)施工進(jìn)入斷層群破
碎帶，根據(jù)該礦井相似條件下的巷道礦壓情況，判斷該巷道的掘進(jìn)影響期的巷道長(zhǎng)度I為 160m。巷道掘進(jìn)工作面日進(jìn)尺S。為5m，測(cè)站間距Si取日進(jìn)尺S。的5倍，為25m。自距離掘 進(jìn)工作面2m處開始向后方分別布置首測(cè)站2、中間測(cè)站3和尾測(cè)站4，測(cè)站間距為25m，共布 置8個(gè)測(cè)站。測(cè)站采用常規(guī)的十字?jǐn)嗝娣ò惭b和測(cè)量，觀測(cè)5天，主要觀測(cè)巷道周邊的變形 量與變形速度。觀測(cè)結(jié)果顯示巷道兩幫移進(jìn)量達(dá)到420mm，頂?shù)滓七M(jìn)量達(dá)到600mm，且巷道 兩幫變形速度在巷道掘出后第二天達(dá)到最大，為72mm/天。因此，可以認(rèn)為普通的架錨支護(hù) 難以有效控制圍巖的變形，應(yīng)采取架棚、注漿、錨桿聯(lián)合支護(hù)形式，且?guī)筒垮^桿滯后安裝的 距離不得超過5m。據(jù)此做出架注錨支護(hù)方案，按照新支護(hù)方案施工一段時(shí)間以后，采用同樣 的方法對(duì)巷道進(jìn)行變形觀測(cè)，兩幫移進(jìn)量不超過65mm，頂?shù)滓七M(jìn)量不超過40mm，控制效果 非常理想。
權(quán)利要求
一種反饋巷道圍巖變形規(guī)律的多斷面連續(xù)觀測(cè)方法，其特征是步驟一、在距離巷道掘進(jìn)工作面約2m范圍內(nèi)布置圍巖變形的首測(cè)站(2)；步驟二、在首測(cè)站(2)的后方布置多個(gè)圍巖變形中間測(cè)站(3)，多個(gè)中間測(cè)站(3)等測(cè)站間距(S1)布滿整個(gè)巷道掘進(jìn)影響區(qū)(I)；步驟三、在距離最后一個(gè)中間測(cè)站(3)的巷道圍巖穩(wěn)定區(qū)(II)內(nèi)布置尾測(cè)站(4)；步驟四、采用常規(guī)觀測(cè)方法進(jìn)行測(cè)量，對(duì)各個(gè)測(cè)站進(jìn)行一天一測(cè)或一天多測(cè)，采集巷道周邊的多個(gè)位移量，連續(xù)觀測(cè)3～5天，即可得到反映巷道變形規(guī)律的數(shù)據(jù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的反饋巷道圍巖變形規(guī)律的多斷面連續(xù)觀測(cè)方法，其特征是 所述的首測(cè)站(2)、中間測(cè)站(3)和尾測(cè)站(4)的測(cè)站間距(S》相同。 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的反饋巷道圍巖變形規(guī)律的多斷面連續(xù)觀測(cè)方法，其特征 是所述的測(cè)站間距(S》為巷道掘進(jìn)工作面日進(jìn)尺(S。)的整數(shù)倍，約為1 5倍。
根據(jù)權(quán)利要求1所述的反饋巷道圍巖變形規(guī)律的多斷面連續(xù)觀測(cè)方法，其特征是 所述的整個(gè)巷道掘進(jìn)影響期(I)的長(zhǎng)度約為100 200m。
全文摘要
一種反饋巷道圍巖變形規(guī)律的多斷面連續(xù)觀測(cè)方法，適用于礦井巷道支護(hù)工程。根據(jù)巷道圍巖條件與掘進(jìn)速度，判斷一個(gè)掘進(jìn)影響期的巷道長(zhǎng)度范圍，在不小于此長(zhǎng)度范圍內(nèi)按照巷道日進(jìn)尺的整數(shù)倍為測(cè)站間距布置安裝5～10個(gè)測(cè)站，安裝后每天一測(cè)，連續(xù)觀測(cè)3～5天，即可得到反映巷道變形規(guī)律的數(shù)據(jù)。通過對(duì)測(cè)站的系統(tǒng)布置和觀測(cè)方法的改進(jìn)，將觀測(cè)周期由50～80天減少到3～5天，大大減少了觀測(cè)人員的工作量，反饋速度快、對(duì)巷道掘進(jìn)施工影響小，所反映的礦壓規(guī)律可及時(shí)提供可靠信息指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工，并為解決深部軟巖巷道支護(hù)難題提供重要的基礎(chǔ)資料。
文檔編號(hào)G01B5/30GK101769708SQ200910216958
公開日2010年7月7日 申請(qǐng)日期2009年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月29日
發(fā)明者張農(nóng), 李桂臣, 鄭西貴, 韓昌良 申請(qǐng)人:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)