煤矿巷道支护与矿压观测研究

【文章编号】１００４—７３４４（２０１３）０２—０２１１－０２　煤矿巷道支护与矿压观测研究　

陈林　（平顶山天安煤业股份有限公司六矿河南省平顶山市４６７０００）　

摘要：通过采用ＫＤＭ一１测力锚杆和Ｍ，Ｉ一１６锚杆测力计，对于巷道锚杆的力学性能和工作状态进行跟踪观测，利用ＫＤＭ一２多　点位移计和ＳＬＧ一０２收敛计检测巷道围岩深部位移和周边收敛，从而对结果进一步分析研究。对锚喷护巷道实施数据处理分析和矿压　观测，研究巷道两帮、顶板和围岩深部的变形规律，并分析出锚杆支护结构的合理性和变形规律。这样通过对巷道支护现状进行评估　并结合实际总结出巷道稳定性的判别依据，从而提出巷道支护优化的方案，并且对于具体的技术改进措施结合合理支护参数的确定，　进而为煤矿安全生产提供科学的依据和管理方法。　关键词：巷道支护；矿压观测；锚喷支护；煤矿安全　

在此举一个实例，就是年产能力达四百万吨的平煤股份六矿，这个　煤矿主采的戊９—１Ｏ、戊８和丁５－６号煤层，原来是局部采取以棚式支护　为巷道支护方式，后来出于提高矿区综合生产效率和确保安全生产的需　要，采用了新技术。新世纪开始不久，锚喷支护的技术率先采用在戊８煤　采区。为了提高综合支护能力、有效改善支护参数并对巷道锚喷支护现　状进行综合评价，矿区负责人对正处于施工阶段的某采区某巷道的锚喷　支护巷道进行了矿压观测研究。这个工作面是分布于戊９～１０煤矿中，西　南和西北面未首采区但是未开采的实体煤区，东南面为同步掘进的工作　面，东北则为首采的采空区域。这个戊９～１０区的工作面属于石炭下统太　原组的煤层，结构比较简单，平均厚度为２．８ｍ，厚度区间在１．９－４．１ｍ之　间，而顶板是１．６ｍ厚的黑灰色泥灰岩，往上一层是深灰色石灰岩，地板　则是达１．４７ｍ的砂岩。有个采用树脂锚杆高３．０ｍ、宽４．４ｍ的矩形锚喷支　护巷道，顶部为１６～１８００ｍｍ、间排距为８００ｍｍ￣８００ｍｍ、两帮在１６ｍｍ￣　１６００ｒａｍ、两帮间排距在８００ｍｍｘ９００ｍｍ之间的锚杆，其中两帮挂金属网，　用规格约为６ｍｍ的钢筋编制来焊接。用厚１００ｍｍ的两帮混凝土分两次　喷成达成支护。　１巷道矿压观测技术研究　１．１观测研究意义　在煤矿巷道的支护技术上，比较经济合理的支护方式就是锚喷支　护，它是一种控制围岩位移、变形和裂缝发展，进而保持了围岩的稳定性　和整体性，最大程度利用了支护原理的积极主动性。在此基础上，它还充　分利用围岩的自承效果，通过把围岩、锚杆和喷层机密结合为一体的方　式，达成最佳的支护效果。需要引起注意的是，锚喷支护的方案必须要经　济合理且安全可靠，其实施也务必非常科学合理。现在在业内比较流行　的新奥施工法就非常经典，在我国煤矿开采领域被广泛运用，这个施工　法通过设计一施工一检测一再设计的科学过程，着重强调了检测在施工　过程里的重要作用。总结上述可以得出，完善支护参数、评价支护效果的　唯一且重要的科学依据就是工程检测，它也是锚喷支护的重点环节和内　容。　１．２观测研究内容　（１）通过ＫＤｂｔ一１测力锚杆配合ＫＤＷ一２静态电阻应变仪，来测量锚　杆的受力状态；　（２）通过ＭＪ＿ｌ６锚杆测力计，来测量锚杆的工作载荷；　（３）通过ＫＤＭ一２多点位移计，来测量顶板的下沉量；　（４）通过ＫＤＭ一２多点位移计，来测量巷道围岩内部的沿径向位移的　变化；　（５）通过ＳＬＧ—Ｏ２收敛计，来测量巷道两帮移近量。　２煤矿矿压观测结果及分析　平煤股份六矿的矿压观测，工程人员选择布置在戊９～１０煤层的戊　９—１０—２２１１０采区巷道的掘进工作面。因为要避免掘进机对它的影响，所　以把测站设置在距离工作面６～７ｍ的地方。测站的两帮和顶板各自安装　了ＫＤＭ一２型多点位移计和巷道两帮收敛测点，Ｋ／ｄ—ｌ型测力锚杆和　ＭＪ一１６型锚杆测力计。通过对其连续一个多月（３５ｄ）的不间断观测，其中　工作掘进ｌ　１５ｍ，现得出相关结果如下：　２．１巷道的围岩变形　通过采用收敛计和多点位移计，一同观测巷道围岩周边的两帮移近　量和深部（Ｏ～６ｍ）的变形，通过观测数据表可以得出：左帮的最大位移量　为１５ｍｍ，在观测的第ｌ０～２０天位移变化很快，后面就渐趋平稳。这个数　据意味着，巷道两帮的收敛结果，显示出收敛总量的７０％是前１５ｄ累计　的变形，而第２Ｏ天后变化则趋于平缓。另外，最大位移范围就是沿着孔　往里深度在０～２ｍ的位置。因为顶板位移计在掘进放炮的时候崩坏了，因　而后来又重新安装并再行观测，这次的结果显示出最大的位移范围是沿　着孔往里的深度在０～５ｍ的空问，在第２Ｏ天后运行平稳。　２．２锚杆的受力状态分析　锚杆的载荷随应力变化和围岩变形而产生变化的特性，是通过采用　ＭＪ一１６型锚杆测力计，观测锚杆工作载荷而得出的。上述实验结果显示，　托锚力快速增长的阶段集中在从第３～１５天，后面就渐趋稳定。在第ｌ５　天的时候，数值增大至２１ｋＮ的最大值，而左帮测量值和顶板的变化非常　小。　对变化观测锚杆治轴向应力变化的测试，主要通过ＫＤＭ一１型的测　力锚杆配静态电阻来完成。用快硬水泥锚固剂安装全长锚固的测力锚　杆，锚杆全长２．２ｍ，锚杆体两边各有６个共计ｌ２个测点。测力锚杆安装　好以后，弯曲和拉伸的组合变形就是它工作时的受力状态。测试的结果　显现出：锚杆的轴向力在第ｌ５天以前有很多负值、比较小，而从第２Ｏ天　开始便显著增大，顶板峰值竟然达到５５ｋＷ，而右帮也达到了５３ｋＷ，深部　的值小而浅部的值比较大，还出现了非常大的负值。左帮的负值多又大，　一度达到了４５ｋＮ，而右帮负值在０．８～ｌｍ处也达到了５３ｋＮ，顶板则在　Ｏ．５～０．７ｍ处达到了１６ｋＮ　２．３整体分析　对巷道的围岩变形数据的观测显示，在掘进工作面比较近的初期阶　段，不论位移深部和表面的变化多么大，因为远离工作面而总能趋向平　缓，因而能在有限的范围内控制总体变形。锚杆的应力变化就不同，以测　力锚杆的顶板为例，峰值大又变化多，各数值差异也大，这说明了锚杆既　能受压也能受拉，锚杆的围岩岩层强度差大、变化较复杂，能给顶板的管　理带来相当的难度。左右两帮中锚杆受力状态非常不对称且变化异常复　杂，受压的左帮负值比较多，而因为接近戊二技改机尾硐室且间距仅　２５ｍ，右帮测点的受力值则变化明显，比较大。尤其应该引起注意的是，在　第２６～３２天的时候，锚杆轴向力的值一度变大到了５５ｋＮ的地步，这更充　分说明了受周围动压或应力变化的影响。　３措施和结论　（１）应该保持顶板检测管理的长期性。因为围岩的位移，锚杆应力甚　至在一个月的时间后仍然变化非常大，这就需要通过实时监控，在采动　和相邻巷道掘进的情况影响下，仍然加强对于顶板的管理。　（２）通过对于整个过程的观测以及最终结果显示可以得出，巷道的　顶板尽管直接顶比较完整，但总体还是比较薄，顶板岩层稳定老顶比较　深而强度差异太大，所以在５ｍ以上的，就要采用锚索补强的支护措施来　维护，锚索的长度如果是在６ｍ左右的话，就要适当地加大锚杆间排距，　这样才能确保既经济又安全。　

目田　撞　２０１３年１月　【文章编号】１００４—７３４４（２０１３）０２—０２１２—０２　测绘新技术在矿山测量中的应用　

丁丽标　（广西高峰矿业有限责任公司　广西南丹县大厂镇５４７２０５）　

摘要：如今，人们为了获得实时的空间数据使用了各种方法，而测绘技术就是～项重要手段。本文对现代测绘技术加以说明并　主要探讨测绘新技术在矿山测量中的应用。　关键词：测绘技术；矿山测量；ＧＰＳ；ＲＳ；ＧＩＳ　

１当代新型测绘技术发展情况　１．１全球定位系统的发展　美国从上个世纪７０年代开始着手研究全球定位系统，简称ＧＰＳ。并　在１９９４年完成了该卫星导航系统。此系统利用卫星进行测量时，测距并　通过计算来获得用户位置（图１），该系统对海陆空三维进行了全方位，全　天候的覆盖。是新一代的卫星导航系统。从１９９６年美国总统宣布ＧＰＳ变　成军民两用之后的几年，价格并不昂贵的民用ＧＰＳ接受机的定位精度从　原先的高于１００Ｍ到了１５Ｍ左右。这真正使ＧＰＳ具备了实用价值，并开　始在各行业中运用。伴随着全球定位系统的不断发展，各项设施不断更　换，ＧＰＳ接收机的大小也越来越便于携带。不但更加深入到了人们日常　的生活中，也成为了测绘技术的一个重要手段，引起了传统测量理念的　

一次更新换代。ＧＰＳ对比于传统的测量技术来说是十分优越的，也蕴含　着很大的潜力。ＧＰＳ对测量地点的选择更为灵活，更适合在极端天气，不　利条件下的作业，并且能全天候工作，只要是在露天的情况下且对天的　仰角小于５Ｏ。的情况下都能进行测量定位工作，没有通视的要求。对人力　的要求远低于传统测量，测量的精度和质量也有很大的提高。　ＧＰＳ在广西高峰矿业有限责任公司的运用主要是针对矿区界线的　划定、尾矿坝的监测及排土场边坡的变形观测。最主要的是国土部门按　地勘资料成果给定广西高峰矿业有限责任公司的矿区红线平面为　１．３４ｋｍ　，涉及四个自然村、六个生产队。高峰公司使用华测的Ｘ９０型　ＧＰＳ在国土部门的指导下对各个界桩进行了定点埋设，所测量的资料也　经其审定后对外公示，为规范矿山生产秩序的管理打下了良好的实施依　据（见图１）。　１．２　ＲＳ的发展　遥感技术又称为ＲＳ，它主要包含了卫星和航空遥感，是如今被广泛　应用的一项新技术。航空遥感对于区域地形的遥感测绘已经在实践中得　到了运用，并取得了很好的效果。而遥感包括卫星遥感和航空遥感，航空　遥感作为地形图测绘的重要手段已在实践中得到了广泛的应用，卫星遥　感用于测图也正在研究之中在地面地形数字化的领域取得了十分重要　的进展。遥感信息的获取也已经实现了从可见光发展到了不同频率，不　同性质的光波，从单一的波段发展到了多个波段。获取的精度也不再像　原来的低分辨率而发展到高分辨率。对卫星进行测距的一般公式为：　图１　Ｒｉ　ｒ－＋　有关各观测量及已知数据如下：ｒ一为已知的卫地矢量；Ｐ一为观测量　（伪距）：Ｒ一为未知的测站点位矢量。　接收机至卫星的距离借助于卫星发射的码信号量测并计算得到的，　接收机本身按同一公式复制码信号，比较本机码信号及到达的码信号确　定传播延迟的时间△ｔ，传播延迟时间乘以光速就是距离观测值ｒ＝Ｃ・△ｔ　１－３地理信息系统的发展　作为当今各个学科，各种新技术交流融合而产生的地理信息系统　（ＧＩＳ），从它诞生之初到如今也不过短短４０余年的历史。地理信息系统　（ＧＩＳ）是对地球空间地形，地貌和各项信息分布的一个采集汇总，并对这　些信息进行分析处理的以计算机为平台的技术系统（图２），它的不断发　展对于现代测绘技术具有十分重大的意义，如果没有ＧＩＳ这项技术，新　测绘技术将失去根基。ＧＩＳ最初被发明出来是在上个世界６Ｏ年代，服务　于当时加拿大和美国的科学家在土地和地面交通方面提供帮助。在１９９８　年戈尔的一篇演讲中，他正式搬出了数字地球这个概念，即将地球的各　项信息数字化来方便各项研究的进行。在一般情况下，“ＧＩＳ”－‘‘计算机软　硬件’　专业技术人员’　地理空间数据”。　１．４　ＧＰＳ。ＧＩＳ，ＲＳ在测绘中的集合运用　在探究当今社会测绘新技术的发展趋势中，ＧＰＳ，ＧＲＳ，ＲＳ三者的有　机结合共同完成测绘技术的框架已经得到了很多人认同．ＲＳ可以通过卫