巷道围岩松动圈支护理论及测试技术.pdf

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1、2010年6月中国矿山工程Jun．，2010第39卷第3期ChinaMineEngineeringVo1．39No．3巷道围岩松动圈支护理论及测试技术Roadwaysurroundingrockloosecirclesupportingtheoryandtestingtechnology孟庆彬，门燕青，杨以明，中海龙2(1．山东科技大学土木建筑学院，山东青岛266510；2．兖矿集团济宁二三号煤矿，山东济宁272169)摘要：巷道围岩松动圈支护理论是2O世纪70年代末产生的一种软岩巷道支护理论，此后不断发展完善，形成了以围岩分类、支护理论、测试技术、支护设计与

2、施工相结合的一整套支护理论体系，实践支护效果显著，应用广泛。本文主要介绍了巷道松动圈支护理论的基本内容，阐述了几种常用围岩松动圈测试技术的基本原理，并结合工程实例，介绍了地质雷达在测试围岩松动圈中的应用，取得了较好的测试效果，具有一定的推广意义和应用价值。关键词：松动圈；支护理论；测试技术Abstract：Roadwaysurroundingrockloosecirclesupportingtheory，akindofsupportingtheoryforsoftrockstrata，wasrecommendedinthelate1970s．Thistheor

3、yhasbeendevelopedintoacompletesetofsupportingtheorysystem，includingrockclassification，supportingdesign，testingtechnology，andconstructionmethods．Supportingresultsareobviousinpracticesandwidelyused．Thebasiccontentofloosecirclesupportingtheorywasintroducedandseveralfoundationprinciples

4、abouttestingtechnologywerepresented．Combinedwithengineeringpractice，GPRapplicationintestingsurroundingrockloosecirclewasintroducedandagoodresultwasobtained．Alltheworkabovehasacertainmeaningandapplicationvalue．Keywords：loosecircle；supportingtheory；testingtechnology1前言巷道围岩是一种极其复杂的天然地质

5、体。表现出多种力学特性，难以用一种支护理论来解决巷道支护问题。因此．在巷道支护理论研究方面出现了各种各样的学术流派，巷道围岩松动圈支护理论是我国软岩巷道支护领域重要学术流派之一。该理论几乎不作任何假设假说，用现场实测和相似模拟试验，直感性强，易于掌握和操作。这一理论先后在全国多个矿区得到广泛应用．成功解决了软岩巷道支护的难题，取得了较大的经济效益。2巷道围岩松动圈支护理论2．1松动圈的定义巷道开挖后，破坏了原岩的应力平衡状态，围岩受力状态由三向变成了近似两向．导致围岩应力重分布和局部应力集中，造成岩石强度较大幅度地下降。此时．最大主应力是沿巷道壁面的切线方向，

6、巷道壁面切应力达到最大值；最小主应力是沿巷道的径向应力，径向应力在巷道周边为零，向围岩内部逐渐增大。如果围岩中集中的应力值小于下降后的岩石强度．围岩处于弹塑性状态，围岩自行稳定，不存在支护问题；如果相反，围岩将发生破坏，这种破坏从周边逐渐向深部扩展，直至达到·48·中国矿山工程2010年(第39卷)新的三向应力平衡状态为止，此时围岩中出现了一2．2松动圈的分类个松弛破裂带．即围岩松动圈】。其力学特征表现围岩分类的目的在于正确评价围岩的支护难为应力降低区即松动圈、塑性区及弹性区，如图1所示。易程度，确定主要支护对象，以便合理地确定支护参数和施工工艺。松动圈是围岩

7、应力、围岩强度、水的影响等综合因素的指标，工程实践表明．松动圈的大小和围岩收敛及支护难易程度是一致的。大松动圈巷道收敛变形大，支护困难：小松动圈巷道收敛变形小，支护容易。根据围岩松动圈厚度大小和围岩碎胀变形量的不同。可把开挖后的围岩分为小松动圈围岩、中图1巷道围岩状态分布图松动圈围岩和大松动圈围岩三类嗍，见表1。表1巷道支护围岩松动圈分类表3围岩松动圈测试和物理衰减，煤岩体中不同力学性质的结构面上，超声波要发生散射、折射和热损耗等物理现象，围岩松动圈是围岩应力超过岩体强度之后而在巷道周边形成的破碎带，其物理状态表现为破裂使得超声波能量不断衰减造成波速降低。因此

8、，利缝的增加及岩体应力水平的降低。松动