松动圈测定报告jsp

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1、内蒙古北联电能源开发有限责任公司高头窑煤矿巷道围岩松动圈测定中国矿业大学（北京）北联电能源开发有限责任公司2009年5月目录一、巷道围岩松动圈概念1二、围岩松动阍测试原理1三、测试仪器2四、测试方法3五、数据分析4六、总结10巷道围岩松动圈概念围岩松动圈足围岩应力对围岩作用的-•种结果，足反映围岩应力岩石强度的一个综合性指标。实践证明，松动圈的人小与巷道的稳定性及支护的难易稈度密切相关。测出松动圈的人小对选择合理的支护yy式和支护参数，减少矿并维护费用，修订井巷设计，指异现场施丁.，都具有重要的现实意义。fl然状态下的地壳煤岩层，通常处于应力平衡状态，巷道开挖后，就改变了它的边界条件,破

2、坏了其相对平衡状态,在巷道周围一定范围内应力将秉新分布，以达到新的应力平衡。一是切向应力增加，并产生应力集中；二是径向应力降低，巷道周边处应力达到零；三是围岩受力状态由三14变成近似二昀，岩石强度降低许多，如果集屮疢力值小于下降r;的岩石强度，围岩将处于弹塑性状态，围岩可自稳，不存在巷道支护w题。相反的，如果集中应力值等于卜*降后的岩石强度，围岩将发生破裂，这种破裂将从周边开始逐渐叫深部扩展，直至达到另一新的三M应力平衡状态为止，此时嘲岩屮出现一个破裂带，这个破裂带称为围岩松动阁。弹性区，塑性区，破裂区（三区）的力学行为与岩石全应力应变曲线屮的相应段足对应的，w屮巷道ra岩弹性区，槊性区

3、对应与全极力％变曲线峰前段弹性，槊性变形段，破裂区（围岩松动圈）对应于峰p“软化”段和“残余强度”如图1所示。阁1松动圈巷道围岩分区1.弹性区；2.塑性区；3.松动圈（软化区）；4.松动圈（残余强度区）在现场，可用声波仪，多点位移计或探地茁达等探测出M岩屮的这个破裂带的厚度，称K为松动圈值，记为Lp。岩松动圈测试原理菽于松动圈测试的检测原理，相应的测试方法冇渗流法、深®点位移计虽测方法、地麄声学法和超声波测试法。K屮超声波测试松动阁的主要优点是测试技术成熟可靠，原理简单，仪器可以熏复使用，因此应用较广。当超声波在煤岩体屮传播吋，要发生儿何衰减和物理衰减，煤岩体中不同力学性质的结构面上，超

4、声波要发生散射、折射和热损耗等物理现象，使得超声波能景不断哀减造成波速降低。影响超声波在围岩体中传播速度的主耍因素冇围岩体矿物成分，围岩体结构构造特性，围岩体的孔隙率，围公体所在区域的地应九以及围沿体的含水a、温度等。即超声波在岩体屮的传播速度与裂隙程度及岩体受力状态有关，岩体整体性好，弹性波速度高，岩体裂隙发育，弹性波速度低。因此，利用波速随围岩体裂隙发育而降低，随应力增大而加快的特性，通过测试超声波在巷道围岩一定深度范围内的传播速度，根据波速的变化，就可以判定围岩的松动范围。松动圈内围岩产牛了较多新的破裂缝，其声波速度相对于深部未松动破坏岩石而言要低。超声波探测方法是通过岩石钻孔测出

5、声波纵波速度在围岩钻孔屮的分布变化的“波速（V）一孔深（1）曲线”或者“时间⑴一孔深⑴曲线”（图2），即可判定围岩松动圈厚度。三、测试仪器北京智博联科技冇限公司研制了ZBL-U510型非金属超声检测仪（如罔3）。该仪器口J'自动记录传感器在声测管中的位置，A动记录预定测点的声参量及波形，并可M时对叫个声测剖而进行自动检测，人幅度地提高了测试速度和测试效率。本次®头窑松动圈测试使用U510型非金属超声检测仪测试完成。图3ZBL-U510型非金属超声检测仪ZBL-U510型非金属超声检测仪巾超声仪、径叫换能器、位移测暈系统（深度记录轮、三角架、井口滑轮）、信号线等组成。其中超声仪和径向换能器

6、组成超声脉冲测fi部分，在测试过程屮超声仪通过激发发射换能器发出超声波，同时通过接收换能器接收穿过ra岩的接收波波形，实时地高速s示接收波形（儿至十儿幅/秒）并判读声参量。换能器在围岩钻孔内部移动的过程中，位移测s:系统实时的将换能器在围岩钻孔中的位置传输给超声仪，当超声仪判断换能器的位置到达预定的测点位置时，自动存储该测点的声参m及波形，实现换能器在围岩钻孔内部运动过程中，动存储各测点的声参景及波形的g的。四、测试方法松动圈测试的主要方法为钻孔法。该方法分单孔法和双孔法。为了保证传感器与孔壁的良好接触，需要使用一些物质作为耦合剂，钻孔法通常采用水作为耦合剂。双孔法的测试方法是，在巷道A

7、,距开采工作而不同距离，选几个冇代表性的巷道位置，布置苦干组钻孔，每组W个钻孔，两孔保持平行，钻孔的深度耍根据所测地区的实际情况来定深度必须大于松动圈。对于巷道两帮的钻孔一般可向卜倾斜2至3度，以便于注水后使水能够淹没传感器。纵波速度足通过测定钻孔屮一定距离围岩的声波传播吋间计算出米。双孔对侧需要一对平行钻孔，其屮一孔安放发射传感器、另一孔在相应深度安放接受传感器（图4），它所反映的是径向裂隙特征。Lu：接?乂J图4双孔测试示意图F