1300米超深井硐室礦壓監(jiān)測(cè)技術(shù)

周俊林

【文章摘要】

礦壓監(jiān)測(cè)是動(dòng)態(tài)信息設(shè)計(jì)方法的核心內(nèi)容之一。通過(guò)測(cè)試錨桿、錨索、混凝土受力和巷道圍巖表面收斂變形，就可比較全面地了解錨桿支護(hù)的工作狀態(tài)，進(jìn)而驗(yàn)證或修改錨桿支護(hù)初始設(shè)計(jì)，并保證巷道的安全狀態(tài)。在巷道掘進(jìn)過(guò)程中礦壓的監(jiān)測(cè)就顯的尤為重要，在巷道掘進(jìn)過(guò)程中設(shè)置相應(yīng)的測(cè)站，對(duì)巷道圍巖表面位移、錨桿錨索載荷、混凝土受力等進(jìn)行觀測(cè)，可及時(shí)了解和掌握巷道在整個(gè)服務(wù)期間的巷道圍巖變形情況和錨桿錨索的支護(hù)效應(yīng)。對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)的分析，可科學(xué)指導(dǎo)掘進(jìn)施工及錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)，以保證巷道正常施工及人員安全。

【關(guān)鍵詞】

礦壓監(jiān)測(cè)；方法；混凝土

1 礦壓監(jiān)測(cè)內(nèi)容和方法

1.1 巷道礦壓監(jiān)測(cè)內(nèi)容及監(jiān)測(cè)儀器

巷道礦壓監(jiān)測(cè)包括巷道表面位移觀測(cè)、錨桿（索）受力監(jiān)測(cè)、混凝土應(yīng)力監(jiān)測(cè)、錨索束受力等內(nèi)容。

1.1.1巷道表面位移觀測(cè)。巷道表面位移包括頂?shù)装逑鄬?duì)移近量、頂板下沉量、底臌量、兩幫相對(duì)移近量等。巷道表面位移的測(cè)量方法比較簡(jiǎn)單，可采用測(cè)槍、卷尺等測(cè)量。

1.1.2錨桿（索）受力監(jiān)測(cè)。錨桿與錨索受力監(jiān)測(cè)是巷道礦壓監(jiān)測(cè)的重要內(nèi)容。通過(guò)監(jiān)測(cè)支護(hù)體受力大小與分布，可比較全面地了解錨桿與錨索工作狀況，判斷錨桿是否發(fā)生屈服和破斷，評(píng)價(jià)巷道圍巖的穩(wěn)定性與安全性，錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)是否合理，并根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)支護(hù)設(shè)計(jì)提出修改建議。測(cè)量錨桿（索）受力儀器采用泰安科大洛賽爾傳感技術(shù)有限公司生產(chǎn)的錨桿（索）測(cè)力計(jì)、智能檢測(cè)儀等，用于測(cè)量錨桿（索）受力的測(cè)力計(jì)MGH-200（MGH-300）、智能檢測(cè)儀GSJ-2A。

1.1.3混凝土受力監(jiān)測(cè)。

混凝土受力監(jiān)測(cè)采用泰安科大洛賽爾傳感技術(shù)有限公司生產(chǎn)的混凝土應(yīng)力計(jì)HGLJ-20。

1.1.4底板錨索束受力監(jiān)測(cè)。

采用錨索束測(cè)力計(jì)MGH-800，對(duì)底板錨索束受力進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

1.2 測(cè)站布置與具體觀測(cè)方法

初步設(shè)計(jì)布置2個(gè)測(cè)站，第一個(gè)/第二個(gè)測(cè)站分別在南馬距井筒筒壁11.5m、北馬距井筒筒壁12.5m布置。收斂變形監(jiān)測(cè)共設(shè)置10個(gè)斷面，南馬受力監(jiān)測(cè)斷面共設(shè)置2個(gè)，距井筒中心線分別為18.5m、12.85m左右，，其中：1個(gè)錨桿（索）混凝土監(jiān)測(cè)斷面，共布置3個(gè)錨桿測(cè)力計(jì)、3個(gè)錨索應(yīng)力計(jì)、3個(gè)混凝土應(yīng)力計(jì)及1個(gè)錨索束測(cè)力計(jì)；1個(gè)錨索監(jiān)測(cè)斷面，共布置3個(gè)錨索測(cè)力計(jì)。

1.2.1巷道表面位移監(jiān)測(cè)

巷道表面位移采用雙十字布點(diǎn)法進(jìn)行監(jiān)測(cè)。在頂?shù)装逯胁看怪狈较蚝蛢蓭退椒较虬惭b測(cè)量基點(diǎn)。布置十個(gè)監(jiān)測(cè)斷面。每天觀測(cè)并記錄巷道圍巖變形量，并記錄監(jiān)測(cè)時(shí)間。

1.2.2錨桿、錨索受力監(jiān)測(cè)

03#、05#、04#錨桿分別安裝在南馬拱頂、左肩、左幫直墻部分（距離已澆灌斷面向里2.12m，距底板1.75m左右），06#、07#、08#錨索分別安裝在巷道拱頂、左肩和右?guī)椭眽ξ恢茫ň嚯x迎頭2.50m，8#錨索距離底板1.75m左右），13#、14#、15#錨索分別安裝在巷道左幫直墻（距底板1.75m左右）、左肩、拱頂位置。

1.2.3混凝土受力監(jiān)測(cè)

10#、11#、12#混凝土應(yīng)力計(jì)分別安裝在南馬的拱頂、左肩及左幫位置（距離已澆灌斷面向里260cm）。

1.2.4底板錨索束受力監(jiān)測(cè)

09#錨索束測(cè)力計(jì)安裝在南馬第二排靠近左幫的底板錨索束上，位置與南馬等候室通道的軸線近似重合，距離井筒中心線11.8m左右，初始預(yù)應(yīng)力為570.80KN。

1.3 礦壓監(jiān)測(cè)頻率

測(cè)點(diǎn)安設(shè)后，監(jiān)測(cè)頻率為：前十天1次/d，后推一個(gè)月1次/2d，之后1次/3天。也可以根據(jù)測(cè)點(diǎn)安設(shè)后測(cè)量值的變化速度適當(dāng)調(diào)整監(jiān)測(cè)頻率，1次/周。

2 礦壓監(jiān)測(cè)結(jié)果及分析

2.1 巷道成型錨噴階段

2.1.1圍巖變形監(jiān)測(cè)曲線及錨索軸力監(jiān)測(cè)

（1）巷道成型錨噴之后，監(jiān)測(cè)前期，兩幫收斂變形迅速增長(zhǎng)，8天左右趨于穩(wěn)定，兩幫最大收斂變形量13mm；

（2）錨索安裝后，軸力呈上升趨勢(shì)發(fā)展，10天后達(dá)到最大值，之后因?yàn)轭A(yù)緊力松弛，錨索軸力下降，監(jiān)測(cè)20天后讀數(shù)趨于穩(wěn)定；

（3）錨桿安裝后，隨著圍巖變形，軸力由初始預(yù)緊力逐漸增大，達(dá)最大值70.87KN、70.62KN后趨于穩(wěn)定，增大幅度達(dá)40%。

（4）監(jiān)測(cè)30天以后，圍巖變形及錨索受力均趨于穩(wěn)定，適合進(jìn)行二次支護(hù)，決定在7月25日在南馬立模澆灌混凝土砌碹。

2.2 混凝土砌碹階段

此階段自混凝土砌碹施工完畢開(kāi)始算起，累計(jì)監(jiān)測(cè)時(shí)間84天。

2.2.1錨索軸力監(jiān)測(cè)

（1）砌碹澆灌后，監(jiān)測(cè)35天內(nèi)，錨索受力逐漸增大，增大幅值10KN左右；

（2）監(jiān)測(cè)45天左右，受南馬向前掘進(jìn)影響，錨索受力出現(xiàn)波動(dòng)上升；掘進(jìn)完成20天后，錨索軸力緩慢回落，直至穩(wěn)定，各錨索測(cè)力計(jì)讀數(shù)在204.4KN-215.6KN之間。

2.2.2錨桿軸力監(jiān)測(cè)

（1）混凝土砌碹澆灌后，7天左右錨桿受力先波動(dòng)后逐漸增大，35天左右基本趨于平穩(wěn)，03#錨索軸力在65KN左右，04#和05#錨索軸力在80KN左右。

（2）南馬向前開(kāi)挖期間，錨桿受力均受到影響，出現(xiàn)小幅度的波動(dòng)上升，掘進(jìn)完成20天后，受力緩慢回落，直至趨于穩(wěn)定，各錨桿測(cè)力計(jì)讀數(shù)在60.41KN-80.74KN。

2.2.3巷道表面收斂監(jiān)測(cè)

巷道表面位移是反映巷道圍巖穩(wěn)定狀況的綜合指標(biāo)。混凝土砌碹澆筑完成后，在南北馬巷道各布置5個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，共10個(gè)測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)自混凝土砌碹澆筑完成開(kāi)始。

因長(zhǎng)期施工及多次復(fù)噴覆蓋影響，北馬加強(qiáng)段（5#斷面）、混凝土砌碹段（6#、7#）及錨噴段（8#、9#）采集的數(shù)據(jù)較少，但均有初始值和變化后的最終值；南馬0#斷面為中途添加，以便監(jiān)測(cè)拱頂鋼梁處的變形發(fā)展情況，監(jiān)測(cè)期間總變形量為僅為1mm，說(shuō)明鋼梁處已變形穩(wěn)定；北馬兩幫收斂最大值15mm，變化量較小（5#、6#、7#、8#、9#穩(wěn)定后的變形量分別為11mm、7mm、15mm、13mm、8mm），說(shuō)明圍巖變形總體已達(dá)到穩(wěn)定。

3 結(jié)論

（1）南北馬加強(qiáng)段兩幫最大收斂量分別為15mm、11mm，現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)未發(fā)現(xiàn)深裂紋，說(shuō)明加強(qiáng)段已穩(wěn)定；

（2）馬頭門(mén)巷道成型錨噴支護(hù)后，兩幫最大收斂量為13mm，監(jiān)測(cè)30天左右，圍巖變形及錨桿錨索受力達(dá)到穩(wěn)定，適合進(jìn)行二次支護(hù)，決定在7月25日在南馬立模澆灌混凝土砌碹，二次支護(hù)時(shí)機(jī)合理；

（3）混凝土砌碹澆灌后，兩幫最大收斂量為15mm，拱頂最大下沉量為6mm，監(jiān)測(cè)60天左右，錨桿錨索等受力及混凝土砌碹變形穩(wěn)定；

（4）底板錨索束安裝初期，受力上升后逐漸回落，11天后，變化速率趨于穩(wěn)定，說(shuō)明高預(yù)緊力有效的控制了底臌。