地质雷达测试巷道围岩松动圈的原理及应用

地质雷达是目前国际上最先进的物探手段之一,在岩土工程界和矿山工程等领域得到了广泛应用。阐述了用地质雷达测试巷道围岩松动圈的基本原理,提出了松动圈的无损实测方法,并在榆树井煤矿总回风巷中进行了测试实践。测试获得了总回风巷全断面的松动圈的分布规律,结果表明,总回风巷围岩松动圈的大小在不同断面或同一断面不同部位差异较大。     

大松动圈围岩巷道变形及支护受力分析

为控制大松动圈条件下的巷道变形,根据现场实际地质条件及设计经验,采取锚杆+锚索复合支护形式及合理的支护参数。通过后期对回风巷围岩变形数据进行统计分析可知:13230工作面回风巷巷道顶底板的位移量最大为100mm,巷道两帮围岩位移量最大为127mm,围岩变形量较小,且影响较大的范围在距离工作面40m以内,巷道变形量小。     

基于地质雷达的矽卡岩型铜铁矿巷道松动圈研究

测量巷道松动圈有助于提高巷道支护设计的针对性和有效性。但对于矽卡岩型金属矿床,常由于变质作用的差异,导致矽卡岩物理力学性质空间变异大、强度低、遇水膨胀,给矽卡岩巷道松动圈的测量带 来了很大困难。针对矽卡岩型金属矿床井下巷道松动圈测量存在的问题,以太平矿业矽卡岩型铜铁矿床为例,介绍了采用地质雷达探测巷道围岩松动圈的研究成果,分析了巷道围岩松动圈的分布特征,讨论了不同岩 石类型对地质雷达探测巷道松动圈的影响。研究表明：太平矿业井下巷道围岩复杂多变,松动圈厚度差异很大,破碎大理岩巷道松动圈主要在1.75 m范围内,而蚀变闪长岩巷道和矽卡岩巷道松动圈分布宽泛,分别在 1.25~3.25 m和1.75~3.50 m范围内变化;巷道断面尺寸越大,松动圈范围越大;地质雷达探测的精度取决于松动圈内围岩和外部塑性区围岩之间介电常数的差异,围岩性质越差,地质雷达图像显示的巷道松动圈边界 越不明显;在锚网喷支护巷道中,金属网片对雷达的电磁波有屏蔽作用,当网片网度较小时,会影响地质雷达的探测结果。上述地质雷达测量巷道围岩松动圈的相关分析成果可为同类地质条件的矿山提供借鉴。     

深部大巷围岩松动圈地质雷达探测试验研究

采用地质雷达探测方法对某矿-650m南翼回风大巷不同断面位置进行围岩松动圈探测,测得无锚网支护处围岩松动圈范围为1.55~1.7m,有锚网支护处为1.2~1.4m。锚网支护在一定程度上可以阻止围岩松动圈的扩展,但无法有效地减小松动圈范围。根据探测结果,提出了大巷围岩支护优化的建议,对于保持巷道长期稳定具有重要的意义。     

深井回采巷道围岩松动圈监测分析及支护方案的优化

 巷道开挖后,巷道周边岩体将由于应力集中产生破坏变形,形成松动圈。围岩松动圈的大小直接决定巷道围岩变形控制的难易程度。探地雷达是目前矿山最常用的物探手段之一,基于探地雷达松动圈探测机理分析,对轨道顺槽巷道不同断面位置进行了围岩松动圈探测,巷道围岩松动圈范围在1.1m-1.6m之间。分析测试结果得出轨道顺槽巷道围岩松动圈的分布规律,并对巷道的支护方案进行优化设计。     

金能煤业2号煤松动圈测试及应用

为确保金能煤业东翼集中回风巷的稳定,通过对巷道围岩松动圈测试发现,金能煤业2号煤的松动圈范围最大为2.4m,属于不稳定围岩,并提出采用高强锚杆和中空注浆锚索联合支护来控制巷道围岩变形.现场实施后对巷道围岩变形监测结果显示,顶板最大下沉量为120 mm,两帮移近量为98 mm,变形量较小.     

基于地质雷达探测技术的巷道围岩松动圈测定

急倾斜煤层巷道受地质条件、巷道断面形状等因素影响,围岩松动圈发育具有非均衡性,并严重影响巷道稳定性控制,基于此,采用地质雷达探测技术对赵家坝煤矿急倾斜煤层回采巷道进行围岩松动圈范围测试,通过雷达波形图分析,得出围岩松动圈范围.结果表明:急倾斜煤层巷道不同测站断面的松动圈范围不同,同一测站断面的不同部位的松动圈范围也不同.依据现场巷道变形特征和围岩松动圈测试结果,调整巷道断面形状使松动圈扩展较大一侧形成拱形自稳结构,缓解应力集中,实现对急斜巷道围岩稳定性控制.     

大松动圈破碎围岩二次注浆加固试验研究

为解决赵庄煤矿高地应力条件下松软破碎围岩巷道持续变形的问题,通过理论分析、试验模拟和现场观测的手段对二次注浆加固进行研究,基于松动圈理论,采用地质雷达探测技术、深浅孔原位复注浆技术及锚注加固技术,在西翼南回风巷原有的锚网索支护基础上进行了全断面二次注浆加固试验。采用数值模拟以及巷道变形量观测的方法对支护效果进行检验。结果表明:二次注浆加固提高了围岩的整体强度,塑性区大幅减小,形成了复合承载结构,实现了锚固体与破碎围岩共同承载和自承载,可有效解决破碎围岩的持续变形问题。     

综放开采对低应力区回风平巷围岩变形的影响

针对义马杨村煤矿底分层综放工作面D11023回风平巷处于低应力区的条件,在工作面前方回风平巷布置观测站,采用多点位移计和超声波无损检测分析仪,系统地观测了采动期间巷道围岩变形量大小、变形速度,以及松动圈范围。结果表明:回风平巷采用内错式布置时,采动影响期间巷道围岩变形量200~350 mm,该值在刚性梯形支架允许变形范围之内。采动影响区以外巷道松动圈为2.9 m,采动影响区内巷道围岩松动圈范围>3.8 m。     

围岩松动圈锚注联合支护技术研究与应用

为解决赵庄煤业西翼胶带巷极破碎软岩的变形控制技术问题,对西翼胶带巷两帮和底板进行了探地雷达松动圈测试,得出了巷道围岩松动圈范围和破碎情况,基于松动圈测试及分析,提出了由预留变形量让压、初次全锚索网喷支护、深浅孔注浆加固、底角锚注加固组成的锚注联合支护体系,并在西翼胶带巷进行了应用。数值模拟和现场围岩变形监测结果表明,全锚索及深浅孔注浆加固下,巷道围岩强度提高,整体性较好,围岩破坏范围大幅减小,巷道表面变形得到有效控制,能够较好地满足巷道的使用,成功地解决了胶带巷大松动圈极破碎软岩条件下的巷道稳定控制问题。     

近距离煤层采空区下巷道围岩松动圈分析及支护技术研究

为保证属于近距离煤层采空区下巷道的23305下工作面回风巷围岩的稳定,通过回风巷围岩松动圈测试对围岩松动圈的厚度进行分析,结合3#煤层底板破坏深度分析对回风巷的支护方案进行具体设计,并进行矿压监测。结果表明:支护方案实施后,巷道顶底板的最大移近量为42mm,两帮最大移近量为68mm,保障了巷道围岩的稳定。     

耿村煤矿围岩松动圈测试研究与应用

通过对耿村煤矿12170工作面回风巷在回采期间的围岩松动圈测试,验证12170工作面回风巷支护参数是否合理。通过对测试结果的对比分析得12170工作面回风巷围岩松动圈在2.8～3.2 m,围岩属于Ⅴ～Ⅵ类的软岩;同时得出了大围岩松动圈是回采期间回风平巷变形破坏严重的主要原因。     

钻孔摄像技术在巷道围岩松动圈测试中的应用

围岩松动圈大小的测试对巷道的破坏范围及支护方式的确定具有重要意义。针对三河尖煤矿南翼软岩巷道围岩变形强烈、破坏范围大(大松动圈)的特点,提出了利用钻孔摄像技术测量围岩松动圈大小,并利用钻孔测量系统对-980 m南翼软岩巷道围岩内三个不同深度围岩松动破碎情况进行直观分析,得出了三个测点的围岩松动圈的厚度,为南翼软岩巷道的支护方案设计提供了依据。     

北岭煤矿4号煤层围岩松动圈测量及围岩分类研究

采用超声波测试方法对北岭煤矿4号煤层主运大巷、回风大巷和405工作面两巷围岩松动圈进行了测量,并对实测数据进行了分析。基于松动圈理论对北岭煤矿4号煤层围岩进行分类,通过对比巷道支护围岩松动圈分类表,从而得出4号煤层所测试巷道围岩分类中,巷道两帮属于Ⅲ类围岩（一般中等稳定围岩）,巷顶围岩松动圈介于中松动圈与大松动圈之间,考虑安全因素取大松动圈,在松动圈分类法中,顶属于Ⅳ类围岩（不稳定围岩）。     

回风巷道分层掘进及围岩稳定性控制

针对回风巷道分层掘进时巷道围岩稳定性差、变形严重、支护困难等问题,对回风巷道围岩的地质情况进行了分析。阐述了矿井的开拓方式和回风巷道分层掘进时遇到的问题,对矿井6 m高的回风巷道支护方式和支护参数进行了合理设计。现场实验表明,通过采用合理的支护方式和支护方案,回风巷道围岩变形得到有效控制,回风巷的安全使用和工作面的安全开采得到保障。     

新维煤矿总回风巷松动圈测试及围岩类型划分研究

针对新维煤矿新场一盘区由于小煤矿存在,采空区众多,应力集中严重,巷道围岩为软岩,极为破碎,总回风巷已出现底臌、顶板下沉。本文运用松动圈研究理论,结合现场地质调查、超声波探测、钻孔窥视等方法,确定松动圈范围,并对巷道围岩情况进行评定,为总回风巷道返修及运输巷提供科学依据。     

工作面巷道围岩松动圈测试

为了确定某矿3_下109工作面巷道围岩松动圈范围,采用DYTJ20岩层探测仪对巷道进行测定,结果表明:轨道巷围岩属于大松动圈IV、V类,是不稳定围岩;胶带巷围岩属于大松动圈Ⅵ类,是极不稳定围岩,其中5 m护巷煤柱全部进入塑性区,为巷道加强支护提供指导。     

复杂条件下深井软岩开拓巷道变形破坏分析

某矿-650 m开拓大巷地质条件比较复杂,且受到东西相邻工作面回采影响,巷道围岩发生了严重的变形破坏。现场围岩探测分两步：前期围岩松动圈探测和后期围岩钻孔可视化探测,得到了松动圈的范围及围岩裂隙发育情况,同时对比得出围岩破坏范围向深部延伸,松动圈进一步扩大,甚至出现松动破坏现象。根据深井巷道围岩变形规律及其力学特性,在软岩巷道围岩稳定控制理论的基础上,建立巷道受力模型并分析了大巷周围受力关系,提出了倾斜工作面倾向的“传递梁”结构和两工作面顶板垮落后大巷顶板所形成的“局部块”结构。结合现场钻孔可视化探测结果及现场观测,总结出大巷变形特点及造成巷道围岩变形的原因,为大巷二次支护提供理论依据和科学指导,同时为类似矿井开拓巷道的支护提供借鉴。     

深井巷道围岩松动圈现场测试及支护方案优化

巷道开挖后围岩应力重新分布,当应力大于煤岩体的极限应力时,巷道周边一定范围的煤岩体就会发生变形破坏,围岩将破碎产生裂隙进而形成松动圈。松动圈的大小与围岩强度、原岩应力大小、巷道断面、巷道掘进与支护等多种因素有关。在分析探地雷达松动圈探测机理的基础上,对轨道顺槽巷道不同断面位置进行了围岩松动圈探测,巷道围岩松动圈范围在1.1~1.6 m,并根据测试结果对巷道的支护方案进行了优化。     

巷道收敛变形与围岩松动圈的关系

软岩锚喷网支护中，巷道收敛变形与松动圈有密切的关系。巷道收敛量是评价巷道稳定性的重要指标，也是进行巷道支护设汁的重要参数。松动圈是巷道开巷后围岩固有的物理状态，它是地压、围岩性质、巷遭跨度、掘进方式及地质因素等综合作用的结果，因此，按照松动圈组合拱理论的观点对软岩锚喷巷道进行支护参数设计，首先就必须了解锚喷巷道在收敛变形稳定前巷道的收敛量，