反馈巷道围岩变形规律的多断面连续观测方法

摘要

一种反馈巷道围岩变形规律的多断面连续观测方法，适用于矿井巷道支护工程。根据巷道围岩条件与掘进速度，判断一个掘进影响期的巷道长度范围，在不小于此长度范围内按照巷道日进尺的整数倍为测站间距布置安装5～10个测站，安装后每天一测，连续观测3～5天，即可得到反映巷道变形规律的数据。通过对测站的系统布置和观测方法的改进，将观测周期由50～80天减少到3～5天，大大减少了观测人员的工作量，反馈速度快、对巷道掘进施工影响小，所反映的矿压规律可及时提供可靠信息指导现场施工，并为解决深部软岩巷道支护难题提供重要的基础资料。

说明书

技术领域

本发明涉及一种连续观测方法，尤其是一种适用于井巷支护工程的反馈巷道围岩变形规律的多断面连续观测方法。

背景技术

作为煤矿安全生产的通道，巷道的矿压观测重要性不言而喻。一方面，巷道的合理控制与维护关系着矿井的正常生产和矿工的生命安全，而巷道事故的发生具有偶然性大和破坏性强的特点，必须进行日常的矿压观测以反映围岩的维护状况，在出现异常情况时及时地采取措施；另一方面，随着煤矿开采深度的增加，深部及软弱破碎围岩巷道的控制难题越发明显，支护技术亟待突破，以巷道围岩变形观测为核心的矿压观测则是研究深部软岩巷道支护问题重要的基础工作。

长期以来，巷道围岩变形观测需要依靠大量布置测站、实施长期观测才能得到完整的数据，一般需布置数十个测站，观测50～80天左右。由于观测周期长、工作量大，而且信息反馈滞后，不能及时反映巷道围岩变形与破坏的规律，当巷道出现大变形甚至失稳时，观测工作尚未结束。为了缩短观测周期，一些矿压观测方法刻意减少测站数量或是密集布置测站，但都难以在短期内得到正确的结果，同时还影响巷道正常的掘进施工。因此矿井巷道的矿压观测尚缺少一套能解决以上问题的高效合理的观测方法。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种方法简单，观测周期短、反馈速度快的反馈巷道围岩变形规律的多断面连续观测方法。

技术方案：本发明反馈巷道围岩变形规律的多断面连续观测方法如下：

步骤一、在距离巷道掘进工作面约2m范围内布置围岩变形的首测站；

步骤二、在首测站的后方布置多个围岩变形中间测站，多个中间测站等测站间距布满整个巷道掘进影响区；

步骤三、在距离最后一个中间测站的巷道围岩稳定区内布置尾测站；

步骤四、采用常规观测方法进行测量，对各个测站进行一天一测或一天多测，采集巷道周边的多个位移量，连续观测3～5天，即可得到反映巷道变形规律的数据。

所述的首测站、中间测站和尾测站的测站间距相同；所述的测站间距为巷道掘进工作面日进尺的整数倍，约为1～5倍；所述的整个巷道掘进影响期的长度约为100～200m。

有益效果：本发明可降低测站安装难度和安装时间，减少观测对巷道掘进工作的影响；与传统观测方法需观测50～80天以上相比，本发明只需观测3～5天，大大减少了观测周期和观测人员的工作量，降低劳动强度、节省劳动力资源。另外，观测数据作为巷道矿压的数据反馈，所反映的矿压规律能及时提供可靠信息指导现场施工、改进支护方案，并为巷道围岩矿压规律的研究、解决深部软岩巷道支护难题和矿井的安全生产提供重要的技术保障。其方法简单，易实施，省时省力，效率高，具有广泛的实用性。

附图说明

图1是本发明的巷道矿压观测测站布置示意图。

图2是测站安装示意图。

图中：1-巷道掘进工作面，2-首测站，3-中间测站，4-尾测站，S₀-掘进工作面日进尺，S₁-测站间距，I-巷道掘进影响区，II-巷道围岩稳定区；5-短锚杆，6-螺母钩。

具体实施方式

图1所示，本发明反馈巷道围岩变形规律的多断面连续观测方法，首先根据设计方案选取围岩条件相似的观测区段，以工程类比法判断该围岩条件下巷道开挖所引发的次生应力的影响区域，按照巷道围岩条件与掘进速度，判断一个巷道掘进影响区I的长度；整个巷道掘进影响期I的长度一般约为100～200m。在距离巷道掘进工作面约2m范围内布置围岩变形的首测站2；接着在首测站2的后方布置多个围岩变形中间测站3，多个中间测站3等测站间距S₁布满整个巷道掘进影响区I的长度范围，测站间距S₁为巷道掘进工作面日进尺S₀的整数倍，约为1～5倍，在观测周期已定的情况下，间距越小其反馈的精度越高。在此巷道掘进影响区I长度范围内按照巷道日进尺S₀的整数倍为间距布置安装5～10个测站；然后在距离最后一个中间测站3的巷道围岩稳定区域II内布置尾测站4；首测站2、中间测站3和尾测站4的测站间距S₁均相同，每个测站测量一个巷道断面的围岩变形情况，多个测站共同观测即可实现多断面连续观测。采用常规观测方法进行测量，对各个测站进行一天一测或一天多测，采集巷道周边的多个位移量，连续观测3～5天，即可得到反映巷道变形规律的数据。

图2所示，各测站的安装按照常规方法，安装时，在巷道两帮及顶底中部各选择一点，分别安装一根长度为400～600mm的短锚杆5，并在短锚杆5外端部安装一螺母钩6。

常规测量方法是采用两根测绳分别连接巷道两帮和顶底的螺母钩6，使两根测绳形成十字断面，然后用钢卷尺等仪器测量螺母钩6至十字交叉点的距离。

实施例一、某矿业集团煤矿煤层回风大巷，采用架棚支护形式，掘进期间进行巷道围岩变形观测对目前采用的支护形式进行评估。巷道已掘进施工近300m，从揭露的岩层情况，已施工巷道围岩条件基本没有变化。该巷道与相邻的轨道大巷地质条件相似，根据轨道大巷的矿压显现情况，巷道掘进工作面1的后方100m左右围岩变形趋于稳定，变形速度不超过1mm/天。因此可以判断本巷道的掘进影响期的巷道长度I约为100m，100m以后巷道进入围岩稳定区II。巷道掘进工作面日进尺S₀为5m，测站间距S₁取掘进工作面日进尺S₀的4倍，为20m。首测站2在距离掘进工作面1的后方1m处安装，首测站2后方每隔20m安装一个中间测站3，共安装5个中间测站3，尾测站4布置在距离掘进工作面100m之后，距中间测站20m。整个观测区域约为120m，共布置7个测站。测站采用常规的十字断面法安装和测量，主要观测巷道周边的变形量与变形速度。在已确定的测站位置上，于巷道顶底及两帮的中部各选择一点，分别安装一根长度为400～600mm的短锚杆5，短锚杆尾部安装螺母钩6，两帮与顶底的螺母钩6在固定后应分别朝向一致。测量时用两根测绳分别连接两帮与顶底的螺母钩6，测绳与螺母钩6的交点分别为A、B、C、D，两根测绳的交点为O点，测量时采用钢卷尺量测OA、AB、OC、CD的距离即可。根据观测要求，连续测量5天。观测结果显示，巷道稳定时两帮移进量达到148mm，其中左帮79mm，右帮69mm；巷道顶底板累计移近量达到879mm，其中顶板累计下沉量为346mm，底板累计鼓起量为533mm。因此，现有支护形式满足控制帮部的要求，但顶板变形较大，需补充施工锚杆、锚索加强支护，而底板应进行一定的卧底工作。

实施例二、某矿南翼轨道大巷的变形观测。南翼轨道大巷掘进施工进入断层群破碎带，根据该矿井相似条件下的巷道矿压情况，判断该巷道的掘进影响期的巷道长度I为160m。巷道掘进工作面日进尺S₀为5m，测站间距S₁取日进尺S₀的5倍，为25m。自距离掘进工作面2m处开始向后方分别布置首测站2、中间测站3和尾测站4，测站间距为25m，共布置8个测站。测站采用常规的十字断面法安装和测量，观测5天，主要观测巷道周边的变形量与变形速度。观测结果显示巷道两帮移进量达到420mm，顶底移进量达到600mm，且巷道两帮变形速度在巷道掘出后第二天达到最大，为72mm/天。因此，可以认为普通的架锚支护难以有效控制围岩的变形，应采取架棚、注浆、锚杆联合支护形式，且帮部锚杆滞后安装的距离不得超过5m。据此做出架注锚支护方案，按照新支护方案施工一段时间以后，采用同样的方法对巷道进行变形观测，两帮移进量不超过65mm，顶底移进量不超过40mm，控制效果非常理想。