專利名稱：反饋巷道圍巖變形規律的多斷面連續觀測方法
技術領域：
本發明涉及一種連續觀測方法，尤其是一種適用于井巷支護工程的反饋巷道圍巖
變形規律的多斷面連續觀測方法。
背景技術：
作為煤礦安全生產的通道，巷道的礦壓觀測重要性不言而喻。 一方面，巷道的合理 控制與維護關系著礦井的正常生產和礦工的生命安全，而巷道事故的發生具有偶然性大和 破壞性強的特點，必須進行日常的礦壓觀測以反映圍巖的維護狀況，在出現異常情況時及 時地采取措施；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 越發明顯，支護技術亟待突破，以巷道圍巖變形觀測為核心的礦壓觀測則是研究深部軟巖 巷道支護問題重要的基礎工作。 長期以來，巷道圍巖變形觀測需要依靠大量布置測站、實施長期觀測才能得到完 整的數據，一般需布置數十個測站，觀測50 80天左右。由于觀測周期長、工作量大，而且 信息反饋滯后，不能及時反映巷道圍巖變形與破壞的規律，當巷道出現大變形甚至失穩時， 觀測工作尚未結束。為了縮短觀測周期，一些礦壓觀測方法刻意減少測站數量或是密集布 置測站，但都難以在短期內得到正確的結果，同時還影響巷道正常的掘進施工。因此礦井巷 道的礦壓觀測尚缺少一套能解決以上問題的高效合理的觀測方法。
發明內容
技術問題本發明的目的是提供一種方法簡單，觀測周期短、反饋速度快的反饋巷 道圍巖變形規律的多斷面連續觀測方法。
技術方案本發明反饋巷道圍巖變形規律的多斷面連續觀測方法如下 步驟一、在距離巷道掘進工作面約2m范圍內布置圍巖變形的首測站； 步驟二、在首測站的后方布置多個圍巖變形中間測站，多個中間測站等測站間距
布滿整個巷道掘進影響區； 步驟三、在距離最后一個中間測站的巷道圍巖穩定區內布置尾測站； 步驟四、采用常規觀測方法進行測量，對各個測站進行一天一測或一天多測，采集
巷道周邊的多個位移量，連續觀測3 5天，即可得到反映巷道變形規律的數據。
所述的首測站、中間測站和尾測站的測站間距相同；所述的測站間距為巷道掘進
工作面日進尺的整數倍，約為1 5倍；所述的整個巷道掘進影響期的長度約為100
200m。 有益效果本發明可降低測站安裝難度和安裝時間，減少觀測對巷道掘進工作的 影響；與傳統觀測方法需觀測50 80天以上相比，本發明只需觀測3 5天，大大減少了 觀測周期和觀測人員的工作量，降低勞動強度、節省勞動力資源。另外，觀測數據作為巷道 礦壓的數據反饋，所反映的礦壓規律能及時提供可靠信息指導現場施工、改進支護方案，并 為巷道圍巖礦壓規律的研究、解決深部軟巖巷道支護難題和礦井的安全生產提供重要的技
3術保障。其方法簡單，易實施，省時省力，效率高，具有廣泛的實用性。
圖1是本發明的巷道礦壓觀測測站布置示意圖。
圖2是測站安裝示意圖。 圖中l-巷道掘進工作面，2-首測站，3-中間測站，4-尾測站，S。-掘進工作面日 進尺，S「測站間距，I-巷道掘進影響區，II-巷道圍巖穩定區；5-短錨桿，6-螺母鉤。
具體實施例方式
圖1所示，本發明反饋巷道圍巖變形規律的多斷面連續觀測方法，首先根據設計 方案選取圍巖條件相似的觀測區段，以工程類比法判斷該圍巖條件下巷道開挖所引發的次 生應力的影響區域，按照巷道圍巖條件與掘進速度，判斷一個巷道掘進影響區I的長度；整 個巷道掘進影響期I的長度一般約為100 200m。在距離巷道掘進工作面約2m范圍內布 置圍巖變形的首測站2 ;接著在首測站2的后方布置多個圍巖變形中間測站3，多個中間測 站3等測站間距S工布滿整個巷道掘進影響區I的長度范圍，測站間距S工為巷道掘進工作面 日進尺S。的整數倍，約為1 5倍，在觀測周期已定的情況下，間距越小其反饋的精度越高。 在此巷道掘進影響區I長度范圍內按照巷道日進尺S。的整數倍為間距布置安裝5 10個 測站；然后在距離最后一個中間測站3的巷道圍巖穩定區域II內布置尾測站4 ;首測站2、 中間測站3和尾測站4的測站間距S工均相同，每個測站測量一個巷道斷面的圍巖變形情況， 多個測站共同觀測即可實現多斷面連續觀測。采用常規觀測方法進行測量，對各個測站進 行一天一測或一天多測，采集巷道周邊的多個位移量，連續觀測3 5天，即可得到反映巷 道變形規律的數據。 圖2所示，各測站的安裝按照常規方法，安裝時，在巷道兩幫及頂底中部各選擇一 點，分別安裝一根長度為400 600mm的短錨桿5，并在短錨桿5外端部安裝一螺母鉤6。
常規測量方法是采用兩根測繩分別連接巷道兩幫和頂底的螺母鉤6，使兩根測繩 形成十字斷面，然后用鋼巻尺等儀器測量螺母鉤6至十字交叉點的距離。
實施例一、某礦業集團煤礦煤層回風大巷，采用架棚支護形式，掘進期間進行巷道 圍巖變形觀測對目前采用的支護形式進行評估。巷道已掘進施工近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條件相似，根據軌道 大巷的礦壓顯現情況，巷道掘進工作面1的后方100m左右圍巖變形趨于穩定，變形速度不 超過lmm/天。因此可以判斷本巷道的掘進影響期的巷道長度I約為100m， 100m以后巷道 進入圍巖穩定區II。巷道掘進工作面日進尺S。為5m，測站間距S工取掘進工作面日進尺S。 的4倍，為20m。首測站2在距離掘進工作面1的后方lm處安裝，首測站2后方每隔20m安 裝一個中間測站3，共安裝5個中間測站3，尾測站4布置在距離掘進工作面100m之后，距 中間測站20m。整個觀測區域約為120m，共布置7個測站。測站采用常規的十字斷面法安 裝和測量，主要觀測巷道周邊的變形量與變形速度。在已確定的測站位置上，于巷道頂底及 兩幫的中部各選擇一點，分別安裝一根長度為400 600mm的短錨桿5，短錨桿尾部安裝螺 母鉤6，兩幫與頂底的螺母鉤6在固定后應分別朝向一致。測量時用兩根測繩分別連接兩幫 與頂底的螺母鉤6，測繩與螺母鉤6的交點分別為A、 B、 C、 D，兩根測繩的交點為0點，測量時采用鋼巻尺量測0A、AB、0C、CD的距離即可。根據觀測要求，連續測量5天。觀測結果顯 示，巷道穩定時兩幫移進量達到148mm，其中左幫79mm，右幫69mm ;巷道頂底板累計移近量 達到879mm，其中頂板累計下沉量為346mm，底板累計鼓起量為533mm。因此，現有支護形式 滿足控制幫部的要求，但頂板變形較大，需補充施工錨桿、錨索加強支護，而底板應進行一 定的臥底工作。 實施例二、某礦南翼軌道大巷的變形觀測。南翼軌道大巷掘進施工進入斷層群破
碎帶，根據該礦井相似條件下的巷道礦壓情況，判斷該巷道的掘進影響期的巷道長度I為 160m。巷道掘進工作面日進尺S。為5m，測站間距Si取日進尺S。的5倍，為25m。自距離掘 進工作面2m處開始向后方分別布置首測站2、中間測站3和尾測站4，測站間距為25m，共布 置8個測站。測站采用常規的十字斷面法安裝和測量，觀測5天，主要觀測巷道周邊的變形 量與變形速度。觀測結果顯示巷道兩幫移進量達到420mm，頂底移進量達到600mm，且巷道 兩幫變形速度在巷道掘出后第二天達到最大，為72mm/天。因此，可以認為普通的架錨支護 難以有效控制圍巖的變形，應采取架棚、注漿、錨桿聯合支護形式，且幫部錨桿滯后安裝的 距離不得超過5m。據此做出架注錨支護方案，按照新支護方案施工一段時間以后，采用同樣 的方法對巷道進行變形觀測，兩幫移進量不超過65mm，頂底移進量不超過40mm，控制效果 非常理想。
權利要求
一種反饋巷道圍巖變形規律的多斷面連續觀測方法，其特征是步驟一、在距離巷道掘進工作面約2m范圍內布置圍巖變形的首測站(2)；步驟二、在首測站(2)的后方布置多個圍巖變形中間測站(3)，多個中間測站(3)等測站間距(S1)布滿整個巷道掘進影響區(I)；步驟三、在距離最后一個中間測站(3)的巷道圍巖穩定區(II)內布置尾測站(4)；步驟四、采用常規觀測方法進行測量，對各個測站進行一天一測或一天多測，采集巷道周邊的多個位移量，連續觀測3～5天，即可得到反映巷道變形規律的數據。
2. 根據權利要求1所述的反饋巷道圍巖變形規律的多斷面連續觀測方法，其特征是 所述的首測站(2)、中間測站(3)和尾測站(4)的測站間距(S》相同。 根據權利要求1或2所述的反饋巷道圍巖變形規律的多斷面連續觀測方法，其特征 是所述的測站間距(S》為巷道掘進工作面日進尺(S。)的整數倍，約為1 5倍。
根據權利要求1所述的反饋巷道圍巖變形規律的多斷面連續觀測方法，其特征是 所述的整個巷道掘進影響期(I)的長度約為100 200m。
全文摘要
一種反饋巷道圍巖變形規律的多斷面連續觀測方法，適用于礦井巷道支護工程。根據巷道圍巖條件與掘進速度，判斷一個掘進影響期的巷道長度范圍，在不小于此長度范圍內按照巷道日進尺的整數倍為測站間距布置安裝5～10個測站，安裝后每天一測，連續觀測3～5天，即可得到反映巷道變形規律的數據。通過對測站的系統布置和觀測方法的改進，將觀測周期由50～80天減少到3～5天，大大減少了觀測人員的工作量，反饋速度快、對巷道掘進施工影響小，所反映的礦壓規律可及時提供可靠信息指導現場施工，并為解決深部軟巖巷道支護難題提供重要的基礎資料。
文檔編號G01B5/30GK101769708SQ200910216958
公開日2010年7月7日 申請日期2009年12月29日 優先權日2009年12月29日
發明者張農, 李桂臣, 鄭西貴, 韓昌良 申請人:中國礦業大學