顶板离层仪在“三软”煤层锚网巷道的应用_煤层顶板的分为哪三类

时间：2019-05-11 03:19:30　来源：柠檬阅读网本文已影响人

　　摘要：介绍顶板离层概念、影响因素及检查原理，同时介绍了顶板离层仪在“三软”煤层锚网巷道的应用。顶板离层仪的成功应用，实现了对支护巷道顶板稳定性的同步监测。通过对监测结果进行分析，检验锚网巷道支护参数的合理性，在发现顶板下沉达到临界值时，可以及时采取相应的工程措施并修改原支护参数，确保锚网巷道安全与稳定，对巷道围岩支护参数的合理设计具有一定实际意义和工程价值。
　　关键词：锚杆顶板离层仪检测
　　1、引言
　　普遍认为，巷道开挖破坏了围岩体原始的静态平衡，使得巷道围岩体内原始应力获得二次分布，达到一个平衡点，如果二次应力达到或者超过围岩强度，巷道围岩将产生失稳破坏。研究认为，通过巷道顶板的变形观测，可以方便地监测支护巷道顶板稳定性，进而检验支护参数的合理性。
　　2、顶板离层仪的工作原理
　　2.1 顶板离层仪的概念。顶板离层系指巷道顶板岩层中一点与其上方一定深度岩层中某点的相对位移量，可称其为广义顶板离层。“顶板离层”字面理解为顶板岩层中各分层层面间的相对分离，可称其为狭义顶板离层。
　　顶板离层仪是监测顶板围岩变形分离时所产生下沉位移的一种仪器，LBY-2型普通托盘式顶板离层仪，其由基点锚头、测绳、托盘、标尺四部分组成。本仪器结构简单，读数直观，使用方便，能为巷道支护设计，顶板变形安全监测提供可靠的参数。
　　LBY-2型普通托盘式顶板离层仪：检测点2个，里程180mm，精度±1mm，检测范围，浅基点3米，深基点8米，可根据现场实际确定检测范围。
　　2.2顶板离层仪的工作原理。我们采用顶板离层仪来监测顶板下沉位移。该方法的基本原理是：通过测量安设在巷道顶板某断面不同顶板围岩深度处的下沉值来判定顶板下沉位移。图1为测量时离层仪的安装情况，在巷道顶板钻孔内不同深度处设置监测点，记为（1）、（2），相应的标尺读数值表示巷道顶板表面相对于所测深度li (i=1，2)的下沉值(ri)。
　　根据岩石力学理论，不同深度处围岩的下沉量不等。因此，可在巷道顶板的监测位置钻孔，并在钻孔内不同深度处布置监测点(锚固点)，进行多次测量可得到顶板不同层位岩层的位移差, 进而判断出巷道顶板的稳定性和锚杆的支护效果。
　　3、顶板离层检测实例
　　观矿25050掘进巷道采用锚网支护，巷道净断面为16.1 m2，宽5m，上高3.7m，下高2.7m，采用锚杆+锚索+钢筋梯梁+经纬网支护，顶板采用Ф22×2200mm左旋无纵筋树脂锚杆，巷帮采用Φ22×2200mm等强全螺纹钢树脂锚杆，锚杆间排距700×700mm。
　　25050工作面煤层呈层状分布，煤厚为0～8.54米，平均煤厚3.0米，顶板坡度13°，伪顶为泥岩，厚度为0.5～1.0m，老顶为中粒长石石英砂岩，致密、坚硬，厚度为10～18m。根据顶板岩性情况及锚杆和锚索的长度（2.2m和6m），我们把离层监测的深度定为2m和6m的位置。
　　3.1 监测点的布设。正常情况下，安装监测点间距为50m，离层仪距工作面正头距离不得超过20m，每个安装点在巷道中线的位置安装一个顶板离层仪，并由巷道口向里依次编号，每个丁字口和巷道拐弯处必须安装一个顶板离层仪。
　　3.2 离层仪的安装步骤：①钻孔：用直径27.0～28.0 mm钻头在顶板钻孔，监测孔深应比预计最大监测点深50～100mm；②安设孔内固定器(监测点)：先安设最深监测点定位器，用锚索或安装杆把锚爪缓缓送至设计位置（6m），轻拉一下测绳确认固定器已锚住，送入过程中用手拉紧测绳；用同样方法装入浅部监测点（2m），直至完成；③安装托盘：将托盘固定于孔口；④连接标尺：自下而上依次将外标尺固定在测绳上并确保两个标尺移动顺畅，不受任何卡阻，截去多余的测绳，并做好对应的监测点标记；⑤安装完毕后，记录指示仪编号、安装日期及位置、标尺初始读数。
　　3.3 监测过程。安装完毕后每天读取一次数据，直到安装下一个顶板监测仪为止，再安装新的顶板离层仪时，之前安装的顶板离层仪每星期读取一次数据。离层仪深部离层值监测点观测数据。
　　3.4 数据的分析应用。为了保障数据的科学性，我们设置不同的数据初始值来进行观测。深监测点观测的数据代表锚杆末端到老顶范围内顶板离层量，深监测点与浅监测点观测数据的差值代表锚杆长度范围内顶板离层量。锚网巷道离层量最大应控制在45-50mm，防止顶板事故的发生，确保安全生产。从观测的数据来看，深监测点顶板的离层量只有测点7超过了要求的范围，根据现场地质资料测点7是在断层地带附近，顶板不稳定，离层量大，锚杆锚固失去了效果，所以及时更换了支护方式，采用工字钢重新支护，其他测点的顶板离层量基本都在要求的范围内；深监测点与浅监测点观测数据的差值都在5mm范围内，说明巷道顶板中没有出现较大的离层，锚杆的支护效果好，锚杆的强度和间排距能达到巷道的支护要求，是安全合理的。
　　4、结束语
　　①顶板离层仪结构简单，易于操作，应用成本低，而且能够较好地适用于井巷条件，利用顶板离层仪进行煤矿支护巷道围岩稳定性的监测是一种有前途的方法。②用顶板离层仪来进行煤矿支护巷道围岩稳定性的监测，有利于及时获得巷道围岩的变形情况，检验锚杆支护参数合理与否，一旦发现围岩变形超出临界值，就必须及时采取相应的工程措施，并修正原支护参数，保证煤矿安全生产和指导巷道支护设计与施工。③巷道的围岩条件复杂多变，因而对相同围岩条件监测的数据进行分析研究，可以探寻顶板围岩的变形规律。

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