探地雷达在松动圈确定与巷道支护参数优化中的应用

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地质雷达测试巷道围岩松动圈的原理及应用

地质雷达测试巷道围岩松动圈的原理及应用
探测 法 、 多点 位 移 计 量 测 法 、 射 波法 、 质 雷 达 探 折 地
测法 等 J 。其 中 2 0世 纪 7 O年代 末 , 长春 煤 炭 研 究 所开 发 的“ 声波 围岩 裂 隙探 测仪 ” 使 声 波 法 得 到 超 , 广泛 的使 用 , 一 种 简 便 实 用 的 围岩 松 动 圈 的 测 试 是
巷 道开 挖后 , 坏 了原岩 的应 力平 衡 状 态 , 破 围岩
受力 状态 由三 向 变成 了 近 似 两 向 , 致 围岩 应 力 重 导
新 分布 和局 部 应力 集 中 , 成 岩 石 强 度 较 大 幅度 地 造
下 降 。此 时 , 大主 应力 是沿 巷 道 壁 面 的切 线方 向 , 最
围岩 中出现 了 1 松 弛 破 裂带 , 围岩 松 动 圈 ¨ 。 个 即
庭 教授 等人 经过 长期 研 究 , 出 围岩 松 动 圈 支 护 理 提
论 J在 矿 山工程 中得 到广 泛 应 用 。这 些 理 论 的 运 ,
其力 学特 征 表现 为 应 力 降低 区 即松 动 圈 、 性 区及 塑
弹性 区 , 图 1 示 。 如 所
用 , 以 已知 围岩松 动 圈 的范 围为 前提 , 都 因此测 试 围 岩松 动 圈具 有较 大 的实 际意义 和应 用价 值 。
巷 道 围岩松 动 圈测 试 方 法 有 很 多 , 随着 科 学 并
技术 的不 断进 步 而发 展 完 善 , 中主要 包 括 超 声 波 其
生 , 要从 事 岩体 加 固理 论 与 应 用技 术 的研 究。E—ma : 主 i l
mqbl 8 9 5@ l 6. o 。 2 tm
余年发展起来 的地球物理高新技术方法 , 具有分 其 辨率高、 位准确、 速经济、 活方便 、 面直观 、 定 快 灵 剖

地质雷达探测技术在矿井围岩松动圈探测中应用

地质雷达探测技术在矿井围岩松动圈探测中应用

文 献标 志码 : A
文章编 号 : 1 0 0 8— 0 1 5 5 ( 2 0 1 5 ) 0 9— 0 1 3 7— 0 2
巷 道 开 挖后 , 围岩 中的 原 岩应 力失 衡 , 巷 道 会 由浅 及深产生一系列的破坏 , 最 终有破碎 岩体形成一个松 动 圈… 。利用 松 动 圈理 论 , 可 以 为巷 道 锚杆 ( 索) 的 支 护设计提供基础 的理论数 据。杨河煤业 4 2采 区变 电 所 底 板标 高 一3 6 4 m左 右 , 实 际埋 深 6 0 0 m左 右 , 变 电所 围岩岩性 以泥岩 、 砂质泥岩为主 , 局部为 I J 7 一 灰岩 。同 时该泵房附近存在一条断层 , 落差 1 0 m, 致使变 电所顶 板产生滑移 ; L 一 灰岩 f 值为 6 — 8 , 强度较高 , 但受该断 层影响 , 岩体 内节 理极 为发 育 , 完 整 性 差 。针 对 杨 河煤 业4 2采区变 电所实际情况 , 采用瑞典 制造生产的“ 地 质雷达” , 对该区域围岩松动 圈测试 , 解决 了杨河煤业 4 2采 区变 电所 支 护的 问题 。 1雷 达测 试 围岩松 动 圈基 本原 理 巷道围岩松 动圈有许多测试方 法 , 其 中使用地质 雷 达技术 是 目前 最 先 进 的 , 目前 矿 井 利 用 地 质 雷 达 对 松 动 圈的测 定越 来 越 多 J 。地 质 雷达 基 于 介 质 间的 电导率 、 介电常数等 电性差异 , 以高频 电磁波 ( 主频为 数十兆赫至数百兆赫 ) 在 电性界面 的反射来探测地下 目标体的。在地下一定深度 内如果存在有异 常物体 , 并且 其 与 周围 介 质 间存 在 明 显 的 电 性 差 异 时 , 由地 质 雷 达天 线在 巷 道表 面 向巷 道 围岩 发 射 的高 频 电磁 波 遇 到异常物体与周围介质 电性分界面时就会被反射 回巷 道表面被接收 天线接 收 , 根据介质 中电磁波 传播速度 和 接 收 的反射 信 号 及 其双 程 走 时 , 便 可 确 定 围 岩 深 部 裂隙区域与较完整岩体分界面的位置和深度 。 作为一种主动的电磁探测系统, 由计算机 、 控制面 板、 发射 电路 、 发射天线 、 接 收 电路 和 接 受 天 线 6部 分 组成。其工作原理为 : 利用一个 天线 T发射高频宽频 带 电磁 波送 入 围 岩 , 经 深 部 较 完 整 岩 体 与 裂 隙 岩 体 的

松动圈测试技术及其在巷道支护中的应用

松动圈测试技术及其在巷道支护中的应用
巷 后新 的破 坏裂 隙及其 分布 范 围 ,围岩 中新产 生 的裂 隙与 没有 裂 隙 的交 接 位 置就 是 松动 圈的 边界 【 。松 动 圈产 生原 理及 巷道 中的 围岩松 动 圈见 图 1 、图 2 。
顶锚杆采用  ̄ 2 2 x 2 4 0 0 m m普强螺纹钢锚杆 ,间排距 8 0 0 m m x 8 0 0 m m,配 1 2 0 m m x l 2 0 m m x l 2 m m普强异 形 托盘 ;帮锚 杆采用  ̄ 2 0 x 2 6 0 0 m m普强 螺纹钢锚
杆 ,间 排 距 8 0 0 mmx 8 0 0 n U T l ,配 1 5 0 m mx l 5 0 mmx 1 0 i n l n的铁托 盘 ,另 加一 块 2 0 0 m mx 2 0 0 m mx 5 0 m m
的木托板 。原方案难 以有效控制此类高应力工程软岩
测法 、地 震波法 、形变一 电阻法 、多点位 移计量测 法 、声波法和渗透法等。现场容易接受 、易于测试 的
同 煤 科 技
T O N G ME I K E J I 2 0 1 3 年第 3 期
为多 点位 移计 量测 法 和声 波法 。本 次松 动圈测 试采 用
索使用 3 根Z 2 3 6 0树脂药卷 ,张拉力 3 5 M P a 。锚索

式 中 :c , — — 围岩 的 内聚力 和 内摩擦 角 。 由式 ( 1 ) 、式 ( 2 ) 可得 塑性 区半径 r 为:
式中:O " o ,O " r ——径向应力与切 向应力 ;
r ——极 限平衡 区。
道。此次注浆加固目的在于控制煤帮大变形 ,因此松
动 圈测试 只在 两帮进 行 。
极 限平衡 微 分方 程为 :

巷道围岩松动圈测定及支护参数优化

巷道围岩松动圈测定及支护参数优化

第42卷第9期能 源 与 环 保Vol 42 No 9 2020年9月ChinaEnergyandEnvironmentalProtectionSep. 2020 收稿日期:2020-05-12;责任编辑:陈朋磊 DOI:10.19389/j.cnki.1003-0506.2020.09.048作者简介:曹庆华(1982—),男,河南永城人,工程师,2007年毕业于河南理工大学,现从事煤矿管理工作。

引用格式:曹庆华.巷道围岩松动圈测定及支护参数优化[J].能源与环保,2020,42(9):217 219,223.CaoQinghua.Measurementofsurroundingrockloosezoneofroadwayandoptimizationofsupportingparameters[J].ChinaEnergyandEnvi ronmentalProtection,2020,42(9):217 219,223.巷道围岩松动圈测定及支护参数优化曹庆华(河南能源化工集团永煤公司车集煤矿,河南永城 476600)摘要:为了对巷道进行有效支护,确保巷道的稳定性,基于研究巷道实际工程概况,采用电磁雷达法对巷道围岩松动圈进行测试,根据不同测线的雷达探测曲线,得到了研究巷道围岩松动圈级别;优化了巷道支护参数,主要包括顶板锚索、帮锚索、顶帮锚杆、一次喷浆、二次喷浆、道底板圆弧形卸压槽的开挖及底板注浆锚索加固等,并进行了巷道表面位移观测。

研究得出,优化后的巷道支护能够有效控制巷道围岩变形。

关键词:围岩松动圈;支护参数;喷浆;圆弧形卸压槽;注浆锚索中图分类号:TD353 文献标志码:A 文章编号:1003-0506(2020)09-0217-03MeasurementofsurroundingrockloosezoneofroadwayandoptimizationofsupportingparametersCaoQinghua(JujiCoalMine,YongchengCoalCompany,HenanEnergyandChemicalIndustryGroup,Yongcheng 476600,China)Abstract:Inordertoeffectivelysupporttheroadwayandensurethestabilityoftheroadway,basedontheactualengineeringprofileoftheresearchroadway,accordingtotheradardetectioncurvesofdifferentsurveylines,thelevelofloosezoneofsurroundingrockwasob tained.Thesupportingparametersofroadwaywereoptimized,includingroofanchorcable,sideanchorcable,roofandsidebolt,primaryshotcreting,secondaryshotcreting,excavationofarc-shapedpressurereliefgrooveatroadfloorandgroutinganchorcablereinforcementoffloor.Meanswhile,thesurfacedisplacementofroadwaywasobserved,too.Theresearchshowedthattheoptimizedroadwaysupportingcaneffectivelycontrolthedeformationofthesurroundingrockoftheroadway.Keywords:surroundingrockloosering;supportingparameters;grouting;arc shapedpressurereliefgroove;groutinganchorcable0 引言随着煤矿快速发展,特别是穿过断层破碎带、巷道断面大、地质条件恶化、地压大、采深大的巷道,一般的巷道支护已经不能满足深部破碎的巷道,出现了难支护、支护效果差等特征,严重影响了矿井的安全生产。

地质雷达测试松动圈应用

地质雷达测试松动圈应用
缓波状起伏;根据巷道掘进揭 露、三维地震勘探资料解释,工作面里 段发育9条断层,包括3条逆断层和6条正
断层,正断层F11贯穿工作面,且与工作面两巷近于正交,其余 断层与工作面两巷均斜交,断层落差均小于2.0 m,断层附近 煤层顶板较为破碎,压力较大,回采期间需加强顶板管理。 1.2 巷道测试方案
第3期 2 0 21年 6月
现代盐化工 Modern Salt a nd Chemical Industry
地质雷达测试松动圈应用
张 冯
(安徽理工大学 矿业工程学院,安徽 淮南 232001)
N o .3 Ju ne,2021
摘 要:地质雷达是当前国内外最先进的物探设备之一,在岩土工程和矿山、隧道工程等领域得到了广泛的应用。阐述了用地 质雷达测试巷道围岩松动圈的基本原理,验证其可行性,并在口孜东矿工作面机巷和井底车厂联巷中进行了测试实践,利用 IDSP6软件对测试结果进行后期分析,得出相应测试点的松动圈范围。 关键词:地质雷达;巷道围岩;松动圈
岩,松动圈厚度较小。 (3)在同一断面中,强度高的岩体松动圈厚度较小,强
度低的岩体松动圈厚度较大。 [参考文献]
[1]徐世达,陈治洋,雷刚.基于便携式地质雷达的巷道围岩松动圈探 测[J].中国矿业,2019,28(11):99-103.
[2]石国杰,王晋国,侯兆阳,等.地质雷达数据处理新方法研究[J].洛 阳理工学院学报(自然科学版),2017,27(1):42-44.
[3]郭亮,李 俊 才,张 志铖,等. 地 质雷达 探 测 偏 压 隧 道 围岩 松 动 圈的研究与应用[J ].岩石力学与工 程学报,2 011,3 0(增刊1): 3009-3015.
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地质雷达[3]是当今国内外较为领先的一种地质探测 工具,主要运用了电磁探测技术,可以对需要探测的环境 或者物质进行 精确的定位与识别,如 图1所示。 1.1 工作面概况

超前地质预报来测定巷道的松动圈

超前地质预报来测定巷道的松动圈

超前地质预报来测定巷道的松动圈一、使用目的矿井地质构造、煤层赋存情况、水文地质状况是矿井生产与安全的主要影响因素。

超前地质预报能及时提供迎头前方的工程地质等一系列情况,从而能有效地控制地质灾害的发生, 确保巷道安全顺利施工,节约投资。

而且对巷道的合理布置、支护参数选取都具有十分重要的意义。

在本次使用中主要测量采动影响后巷道的松动圈范围,二、探测所需仪器KDZ113-4便携式矿井地质探测仪KDZ113-4便携式矿井地质探测仪系统组成三、探测原理:单点探测是利用声波在波阻抗不同的介质面反射原理来探Vx h V x h V ASOA t 2222422+=⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+=测介质的速度和厚度的。

单点探测技术是源于反射地震波勘探中的自激自收方式。

它是通过接受岩、煤层界面的地震波垂直反射信号,来解析计算目的层距离或厚度的。

单点探测要求检波器和震源尽量的靠近,但不能接触震源。

单点探测接收的反射波是震源在界面的垂点反射回来的反射波,所以解析的距离总是等于或小于实际位置。

探测目的层与探测方向的夹角大于 60°,可以满足误差要求。

图1为单道观测系统波路图。

由反射波时距曲线方程:式中x 即为偏移距,v 为探测介质的地震波波速,t 为地震波旅行时间,而 h 是目标体的界面深度,是需要求解的。

因此根据测试所获得的地震波记录,进行反射波相位追踪,确定各个界面的反射波组并求取反射相位时间,即可求解探测目标体的深度,并进行地质解释。

对于倾斜界面则根据反射波组特征进行相应的深度校正,获得该界面的实际深度位置。

四、判断标准根据KDZ113-4便携式矿井地质探测仪的波形数据软件解析图和巷道的地质资料图对巷道迎头处的地质构造作出预测判断。

根据具体的问题采取相应的超前支护措施等。

五、使用情况KDZ113-4便携式矿井地质探测仪具体使用位置由矿方确定(采动影响范围,尽量多的测几个不同的断面),使用时间由矿上确定(满足1:所测测点在受采动影响范围内,2,测点不受采动影响—参照)。

探地雷达的简述及在各领域中的应用

探地雷达的简述及在各领域中的应用

圈 2探 地 富 达 探 测 剖 面 不 恿 图
22 探 地 雷达 天 线 类 型及 其 适 用 范 围 .
天 线 是 探 地 雷 达 的主 要 工 作 器 件 ,天线 的 频 率 与结 构 形 式 决 定 雷 达 的适 用 范 围 。 天线 类 型 以 发射频率划分 为低频 、 中频 、 高频 。 一 般 10MH 0 z 以下 的 天 线 为 低 频 天 线 ,频 率 在 10 10 0MH 0 0 z 范 围 内的天 线 称 为 中频 天 线 , 率 大 于 100MH 频 0 z
测技术 , 以其快 速 、 续 检 测 、 破 坏 性 等 优 点 , 连 无 有 着 极 其 广 阔 的应 用 前 景 。 目前 市 场 上 比较 成 熟 的
有美 国 G S S I的 SR 系 列 , 加 拿 大 S I的 P l I S us e
异越 大 , 电磁波反射效果越 明显 , 位于地面上的接 收 天线 在 接 收 到 反射 波 后 , 接 传 输 到 接 收 机 , 直 信 号 在接 收机经过 整形 和放大等处 理后 ,经电缆传 输 到雷达主机 , 经处理后 , 传输到微机 。在微机 中 对信 号依 照幅度 大小进行 编码 ,并 以伪 彩色电平 图/ 灰色 电平 图或 波 形 堆 积 图 的方 式 显 示 出来 , 经 事 后处理 , 可用来判 断地下 目标 的深度 、 大小和方 位 等特 性 参数 。图 1 电 磁波 反 射 路径 示 意 图 , 为 图 2为信 号 经 过 处理 后 的探 地 雷达 探 测 剖 面示 意 图 。
21 探 地 雷达 工 作 的 基本 原 理 . 探 地 雷 达 主要 由控 制 器 、发 射 和接 收 天 线 组 成 。控 制 器 是 雷达 的核 心 部 分 , 在 计算 机 的基 础 它 上 配合 信 号 发 生 触 发器 、 数转 换 器 共 同组 成 。模 模

《山东科技大学学报(自然科学版)》第27卷总目次

《山东科技大学学报(自然科学版)》第27卷总目次
土 木 建筑 半 钢 性 连 接 钢 框 架性 能 的有 限元 分 析
杨 钊 , 渭 明 , 克 新 (1 王 吴 )
高富强, 志刚( 李 5) 刘 送 永 , 长龙 , 新 霞( 1 杜 崔 1) 张 国 苓 , 久传 , 魏 尹会 永 ( 4 1) 李 纯 洁 , 德森 , 立 才 , ( 9 孔 王 等 1)
滚 筒 式采 煤 机 滚 筒 载 荷 谱 的 模 拟 分 析 与研 究 肥 城 煤 田地 质 构 造 特 征 及 其 对底 板 突 水影 响 探 地 雷达 在 松 动 圈确 定 与 巷 道 支 护 参 数优 化 中 的应 用 地 球 科 学 辽 东 凹 陷东 部 斜 坡 带 南 端 油 气 成藏 条 件 研 究 柳 林 矿 区煤 层 气 演 化 史 数值 模 拟研 究 R TK 技 术 在 城 市 导 线 测 量 中 的 应用 青 岛市 市 内四 区城镇 地 籍 更 新测 量 的实 践 研 究

卢 宗华 , 贾红 果 (4 8) 张建 中, 吕桂 莉 ( 1 9)
李照鑫, 徐 岩 ( 4 9) 邹 玉梅 ( 7 9)
王 彩 虹 , 西 奎 (0 刘 1 1)





窦如令, 张伟 星 ( O ) 1 4



a 驾


第 2期
桂祥友 , 云东, 钟铭() 马 郁 1 尹会 永 , 久 传 , 同彬 , ( ) 魏 刘 等 6 陈香菱, 久传 , 魏 隋岩 刚 (O 1)

n n
李 大 勇 , 开智 , 海 玲 , (4 张 俞 等 1)
韩 森 , 钦 礼 (9 张 1)
张 海 峰 , 雪 梅 , 守 鹏 , (3 边 张 等 2) 徐 泮 林 , 风 霞 , 良 ( 9 姜 刘 2) 卿 熙 宏 , 君 一 , 爱 林 , ( 2 许 冯 等 3) 韩 景敏 , 怀 洪 , 育 鑫 , ( 9 王 田 等 3)
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w o k n h e A sf ra hec a m i sc nc r d, t e c le to o e is o a a i fa t a o k nngsi e — r i g t er . a s t o l nei o e ne h o lc n fa s re fd t n r c ur lr c i sm an i gf lt he r a n u o t o dwa x a ato n sm ia o ii s ofm i ng a e . T h t r e s e t t r t r l y e c v in i i lr c nd ton ni r as e au ho s m a ur d he da a offac u a
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探地雷达在松动 圈确定 与巷 道支护参数优化中的应用
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(. 东科 技 大 学 土木 建筑 学 院 , 东 青 岛 2 6 1 ;2 山 东 东山矿 业 有 限 公 司 王楼 煤矿 , 东 济 宁 22 6 ) 1山 山 650 . 山 7 0 3
r c i g i . 1 1 1 ta k g t , n d h u r a i lt n b a so h LAC ̄ o t r .Th s p p r o k rn n No 5 2 r c a e a d ma et en me i l mu a i y me n f e F c s o t fwa e 。s i a e a a y e h e sb l y o e e t g t efa t r lr c i g wih t eh l f h r u d p n ta n a a n o e a t n l z st e f a iii f t c i h r c u a o k rn t h e po eg o n e e r t g r d r d f r c ss t d n t i a
中图 分 类 号 : 4 9 TU 5 文 献标 志 码 : A 文 章 编 号 : 6 23 6 ( 0 8 0 一0 90 1 7 — 7 7 2 0 ) 1 1- 4 O
Ap lc to ft e Gr u n t a i g Ra r i ee m i a i n o a t r l p i D tr n to fFr c u a
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第 2 7卷 第 1 期
20 0 8年 2月
VO 2 0 I ‘ 7 N 1
1 9
Jun l f hn ogU ies yo cec n eh o g o ra o a d n nv ri f ineadT cn l y S t S o
Ro k Ri g a d Optm i a i n o a w a u po t Pa a e e s c n n i z to f Ro d y S p r r m tr
L h n i , IC u —e KONG D n , AN i a 。 AO Qigh a . HUGE X a gh a j es W e G L— i XI n - u :Z c 一 in - u : 一

要: 巷道 围岩松动 圈的 大小影响 着巷道的 变形及施 工人 员的人 身安全。对煤矿 而言 , 收集 某一采 区的松动 圈
实测 值 , 相 似 采 区巷 道 的 采 掘 有 很 好 的 指 导 意 义 。 采 溺撂 地 雷 达 测 定 王 楼 _ 对 I 1 1 1 道 顺 槽 围 岩 松 动 匿 的 大 蒹矿 5 2 轨 小 , 用 F A 3 软 件 模 拟 验 证 , 析 了探 地 雷达 用 于探 测 巷 道 围 岩 松 动 圈 的科 学 性 , 测 了松 动 圈 的 发 展 , 好 应 L,D C 分 预 很 地 应 用 于 指 导 支 护参 数 的优 化 。 关 键 词 : 地 雷 达 ; 动 圈 ; 道 ; 数 优 化 探 松 巷 参
t e de eop e r c ur lr k rn h v l m ntoffa t a oc i g. A sa r s t i a ptm ie t sg ofs e ul, tc n o i z hede in upp tp a e e s. or ar m t r .
Ab ta t Th g iu e o h r c u a o k r g a f c s t e d f r t n o o d y n h a e y o r e s sr c : e ma n t d ft e fa t r lr c i fe t h e o ma i fr a wa s a d t e s f t f wo k r n o
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