井巷圍巖變形量測儀表分析

任祖偉

摘 要：為了保證巖體在挖掘以及使用過程中的安全性，需要對巖體的形變程度進行研究，而圍巖形變量測儀表則能夠很好的顯示出巖體挖掘過程中的形變量，并能夠對圍巖形變的日后發展做分析，以保證巖體在使用過程中的安全性能。本文主要井巷圍巖的形變特征做簡要的介紹，對井巷圍巖保持長期穩定的條件進行闡述，對井巷圍巖變形量儀表的檢測內容進行概述。

關鍵詞：井巷圍巖；變形量；形變特征；穩定條件

巖體在進行挖掘的過程中，很容易因為外力而產生巖體變形、扭曲等現象，因而，在進行巖體挖掘的過程中常常是以支護來使固定巖體，減少巖體在挖掘中的變形程度。但是，僅僅憑靠支護仍然不能夠保證巖體工作人員以及日后使用的安全性，因此，還需要對巖體的形變程度進行研究，而巖體形變程度測量儀表則很好的解決了這個問題，通過研究巖體形變程度測量儀表所顯示出來的數據就能夠很好的知道巖體的形變程度，以及形變的未來趨勢，為巖體的挖掘以及使用的安全性提供了可靠的保障。

1.井巷圍巖的形變特征

深部巷道非對稱變形主要是指以過巷道豎直中軸線的平面為對稱面，其左右兩幫的變形量不一致，一幫變形量大而另一幫的變形量小，致使巷道整體向一側偏斜。同時在一些局部關鍵部位變形最最大，導致巷道整體變形形態呈現非對稱的特征。根據對深部巷道工程的現場調查分析，發現深部巷道均有不同程度的非對稱變形破壞特點，而且隨巷道所處深度的增大和巖層傾角的增大，這種非對稱變形特征逐漸明顯。

1.1左右兩幫形變不對稱

因為井巷圍巖巷道兩幫的變形量差值較大，故而，很容易導致井巷圍巖的巷道在開采的過程中向圍巖整體的一側進行偏移，而這種偏移在宏觀上則呈現出明顯的非對稱變形特征。對于這種左右兩幫變形的不對稱性，在井巷圍巖的剛開采時可能表現的還不明顯，但是隨著時間的推移，左右兩幫形變的不對稱性也就表現的十分明顯了。

1.2底鼓嚴重且左右變形不對稱

在井巷圍巖在向深處進行挖掘時，井巷圍巖的底鼓現象就會逐漸的顯現出來，而且底鼓的發生往往是出現在底板的一側，這就會加劇井巷圍巖左右兩邊的形變，使得井巷圍巖左右兩邊的形變呈現出非常明顯的不對稱性，這種不對稱性是造成井巷圍巖軌道以及底板往一側偏斜的主要原因，進而使得井巷圍巖的巷道不能夠正常的進行使用。

1.3關鍵部位變形量大

巷道斷面除在整體上變形現非對稱外，在某些關鍵部位往往變形費特別大，而這些關鍵部位的變形破壞容易造成巷道的整體失穩。此類關鍵部位一般容品出現在蒼道頂板肩角、兩幫的底腳等部位。

2.井巷圍巖保持長期穩定的條件

2.1不存在擾動影響下保持圍巖穩定的條件

在深部巷道中不存在擾動影響的情況，只要保證巷道圍巖應力小于圍巖第二段蠕變的閥值應力，即圍巖的長期強度，即可使圍巖不發生持續的蠕變變形。即使圍巖應力超過了巖石的蠕變閥值應力發生了蠕變現象，也只是發生第一階段的蠕變變形，其應變速率是逐漸減小的，使得變形最后會區域一個較小的穩定值，不會導致圍巖的破壞。

2.2存在擾動情況下保持圍巖穩定的條件

在有擾動影響的深部巷道中，圍巖保持長期穩定的條件是圍巖應力處于巖石的"強度極限鄰域"范圍之外。若強度極限鄰域的左邊界應力為，圍巖應力不能達到演示的強度極限，則可以判斷圍巖應力小于左邊界應力。此時巖石在外部擾動荷載的作用下不會產生相應的不可逆蠕變變形，圍巖能夠保持穩定狀態。相反，如果圍巖應力大于左邊界應力，則，圍巖應力進入巖石的"強度極限鄰域"內，擾度產生的蠕變變形與巖石的原有蠕變變形會產生疊加，進而使巖石的入邊蠕變速度加快，使巖石產生破壞。

分析了深部巷道圍巖保持長期穩的條件，下一步最重要的工作就是根據現場實際地質開采條件確定圍巖的長期強度和"強度極限鄰域"范圍，然后在巷道地應力測試的基礎上判斷圍巖應力與長期強度"強度極限鄰域"的范圍關系，如果圍若應力較大，超過了圍巖的長期強度，處于圍巖的"強度極限鄰域"范圍內，則要采取合理的支護措施，給巷道圍巖提供一個較大的支護反力，提高圍巖的長期強度，迫使圍巖應力退出"強度極限鄰域"的范圍，從而維持深部巷道的長期穩定。

3.井巷圍巖變形量儀表的檢測內容

針對支護體對巷道圍巖的控制要求，現場監測內容括以下幾點：首先是巷道圍巖的變形監測：巷道圍巖變形監測內容包括頂、底板相對移近、兩幫相對移近、巷道表面非對稱變形量。其次是錨桿（索）錨固力監測：通過在錨桿（索）上安裝錨桿測力計，用來監測錨桿（索）外端受張拉力的情況，對錨桿（索）支護質量進行監控，判斷初次支護效果。最后是鋼混支架的受力和變形監測：對鋼管混凝土支架的承載力和變形量進行監測分析，判斷二次支護效果。

3.1圍巖變形監測

在巷道頂底板及兩幫變形監測采用正十字布點法，在互扣垂直的頂底板和兩幫布置測點A、B、C、D，觀測頂底板和兩幫的相對移近量。巷道非對稱變形監測采用斜十字布點法，在巷道的四個肩角位置布置測點E、F、G、H，監測巷道對角的非對稱變形量；巷道中軸線AB上布置基點O，通過測量OD和OC的距離可以得到左右兩幫的位移量，從而可監測巷道兩幫的非對稱變形量。如圖3-1所示。

3.2錨桿錨固力監測

在A～G共8個測點位置處的錨桿上分別安裝錨桿測力計，監測描桿安裝過程中的初撐力和在巷道變形過程中錨桿所承載的力，評價錨桿的工作狀態，判斷初次支護效果。冋時通過對比不同位置的銷鬧力的大小，可監測巷道闈若應力的集中程度和大小，判斷巷道的非對稱變形位置。在巷道軸線方向上共布置個斷面的測站，每個測站相隔8～10厘米。

3.3混凝土支架受力以及變形監測

支架宏觀變形觀測也采用十字布點法，測點布置方式與巷道變形測點布置方式相同。測點在鋼管上用紅漆進行標注。巷道軸線方向井布置個斷面的測站，每個測站相隔8～10厘米。

支架受力監測是通過監測支架的壓縮變形量，求出支架應變，利用理論計算由應變換算出支架所承受的力的大小。應變測方法為：在支架中間一側的直線段上垂直距離為500毫米處鉆兩個直徑為Φ8的小孔，將Φ8的鋼筋插入小孔內，鋼筋末端間距為70毫米，使用電數顯千分尺測量支架變形。千分尺的量程為50～70毫米。精度為0.001毫米，用千分尺每隔3天測量一次鋼筋的間距。兩次測量值之間的差值即為鋼管混凝土支架的變形量，再除以500毫米，即為鋼管混凝支架的應變量。

結束語：

綜合全文的敘述，可以得出以下結論。本文是從三方面來對井巷圍巖變形量儀表分析進行探討的，一方面是井巷圍巖的形變特征，井巷圍巖的形變特征是不對稱形變，其具體的表現為左右兩幫形變不對稱、底鼓嚴重且左右變形不對稱以及關鍵部位變形量大等等。另一方面是井巷圍巖長期保持穩定的條件，為了使井巷圍巖的有效使用時間達到最長，還需要對井巷圍巖保持長期穩定的條件進行討論，文本主要從存在擾動的情況以及不存在擾動情況兩方面對其進行討論。還有一方面是從井巷圍巖變形量儀表的檢測內容，其主要的檢測內容有三個，分別是井巷圍巖變形的檢測、錨桿錨固力的檢測以及混凝土支架的受力以及變形監測。

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