1300米超深井硐室礦壓監測技術

周俊林

【文章摘要】

礦壓監測是動態信息設計方法的核心內容之一。通過測試錨桿、錨索、混凝土受力和巷道圍巖表面收斂變形，就可比較全面地了解錨桿支護的工作狀態，進而驗證或修改錨桿支護初始設計，并保證巷道的安全狀態。在巷道掘進過程中礦壓的監測就顯的尤為重要，在巷道掘進過程中設置相應的測站，對巷道圍巖表面位移、錨桿錨索載荷、混凝土受力等進行觀測，可及時了解和掌握巷道在整個服務期間的巷道圍巖變形情況和錨桿錨索的支護效應。對觀測數據的分析，可科學指導掘進施工及錨桿支護設計，以保證巷道正常施工及人員安全。

【關鍵詞】

礦壓監測；方法；混凝土

1 礦壓監測內容和方法

1.1 巷道礦壓監測內容及監測儀器

巷道礦壓監測包括巷道表面位移觀測、錨桿（索）受力監測、混凝土應力監測、錨索束受力等內容。

1.1.1巷道表面位移觀測。巷道表面位移包括頂底板相對移近量、頂板下沉量、底臌量、兩幫相對移近量等。巷道表面位移的測量方法比較簡單，可采用測槍、卷尺等測量。

1.1.2錨桿（索）受力監測。錨桿與錨索受力監測是巷道礦壓監測的重要內容。通過監測支護體受力大小與分布，可比較全面地了解錨桿與錨索工作狀況，判斷錨桿是否發生屈服和破斷，評價巷道圍巖的穩定性與安全性，錨桿支護設計是否合理，并根據監測數據對支護設計提出修改建議。測量錨桿（索）受力儀器采用泰安科大洛賽爾傳感技術有限公司生產的錨桿（索）測力計、智能檢測儀等，用于測量錨桿（索）受力的測力計MGH-200（MGH-300）、智能檢測儀GSJ-2A。

1.1.3混凝土受力監測。

混凝土受力監測采用泰安科大洛賽爾傳感技術有限公司生產的混凝土應力計HGLJ-20。

1.1.4底板錨索束受力監測。

采用錨索束測力計MGH-800，對底板錨索束受力進行監測。

1.2 測站布置與具體觀測方法

初步設計布置2個測站，第一個/第二個測站分別在南馬距井筒筒壁11.5m、北馬距井筒筒壁12.5m布置。收斂變形監測共設置10個斷面，南馬受力監測斷面共設置2個，距井筒中心線分別為18.5m、12.85m左右，，其中：1個錨桿（索）混凝土監測斷面，共布置3個錨桿測力計、3個錨索應力計、3個混凝土應力計及1個錨索束測力計；1個錨索監測斷面，共布置3個錨索測力計。

1.2.1巷道表面位移監測

巷道表面位移采用雙十字布點法進行監測。在頂底板中部垂直方向和兩幫水平方向安裝測量基點。布置十個監測斷面。每天觀測并記錄巷道圍巖變形量，并記錄監測時間。

1.2.2錨桿、錨索受力監測

03#、05#、04#錨桿分別安裝在南馬拱頂、左肩、左幫直墻部分（距離已澆灌斷面向里2.12m，距底板1.75m左右），06#、07#、08#錨索分別安裝在巷道拱頂、左肩和右幫直墻位置（距離迎頭2.50m，8#錨索距離底板1.75m左右），13#、14#、15#錨索分別安裝在巷道左幫直墻（距底板1.75m左右）、左肩、拱頂位置。

1.2.3混凝土受力監測

10#、11#、12#混凝土應力計分別安裝在南馬的拱頂、左肩及左幫位置（距離已澆灌斷面向里260cm）。

1.2.4底板錨索束受力監測

09#錨索束測力計安裝在南馬第二排靠近左幫的底板錨索束上，位置與南馬等候室通道的軸線近似重合，距離井筒中心線11.8m左右，初始預應力為570.80KN。

1.3 礦壓監測頻率

測點安設后，監測頻率為：前十天1次/d，后推一個月1次/2d，之后1次/3天。也可以根據測點安設后測量值的變化速度適當調整監測頻率，1次/周。

2 礦壓監測結果及分析

2.1 巷道成型錨噴階段

2.1.1圍巖變形監測曲線及錨索軸力監測

（1）巷道成型錨噴之后，監測前期，兩幫收斂變形迅速增長，8天左右趨于穩定，兩幫最大收斂變形量13mm；

（2）錨索安裝后，軸力呈上升趨勢發展，10天后達到最大值，之后因為預緊力松弛，錨索軸力下降，監測20天后讀數趨于穩定；

（3）錨桿安裝后，隨著圍巖變形，軸力由初始預緊力逐漸增大，達最大值70.87KN、70.62KN后趨于穩定，增大幅度達40%。

（4）監測30天以后，圍巖變形及錨索受力均趨于穩定，適合進行二次支護，決定在7月25日在南馬立模澆灌混凝土砌碹。

2.2 混凝土砌碹階段

此階段自混凝土砌碹施工完畢開始算起，累計監測時間84天。

2.2.1錨索軸力監測

（1）砌碹澆灌后，監測35天內，錨索受力逐漸增大，增大幅值10KN左右；

（2）監測45天左右，受南馬向前掘進影響，錨索受力出現波動上升；掘進完成20天后，錨索軸力緩慢回落，直至穩定，各錨索測力計讀數在204.4KN-215.6KN之間。

2.2.2錨桿軸力監測

（1）混凝土砌碹澆灌后，7天左右錨桿受力先波動后逐漸增大，35天左右基本趨于平穩，03#錨索軸力在65KN左右，04#和05#錨索軸力在80KN左右。

（2）南馬向前開挖期間，錨桿受力均受到影響，出現小幅度的波動上升，掘進完成20天后，受力緩慢回落，直至趨于穩定，各錨桿測力計讀數在60.41KN-80.74KN。

2.2.3巷道表面收斂監測

巷道表面位移是反映巷道圍巖穩定狀況的綜合指標。混凝土砌碹澆筑完成后，在南北馬巷道各布置5個監測斷面，共10個測點，監測自混凝土砌碹澆筑完成開始。

因長期施工及多次復噴覆蓋影響，北馬加強段（5#斷面）、混凝土砌碹段（6#、7#）及錨噴段（8#、9#）采集的數據較少，但均有初始值和變化后的最終值；南馬0#斷面為中途添加，以便監測拱頂鋼梁處的變形發展情況，監測期間總變形量為僅為1mm，說明鋼梁處已變形穩定；北馬兩幫收斂最大值15mm，變化量較小（5#、6#、7#、8#、9#穩定后的變形量分別為11mm、7mm、15mm、13mm、8mm），說明圍巖變形總體已達到穩定。

3 結論

（1）南北馬加強段兩幫最大收斂量分別為15mm、11mm，現場觀測未發現深裂紋，說明加強段已穩定；

（2）馬頭門巷道成型錨噴支護后，兩幫最大收斂量為13mm，監測30天左右，圍巖變形及錨桿錨索受力達到穩定，適合進行二次支護，決定在7月25日在南馬立模澆灌混凝土砌碹，二次支護時機合理；

（3）混凝土砌碹澆灌后，兩幫最大收斂量為15mm，拱頂最大下沉量為6mm，監測60天左右，錨桿錨索等受力及混凝土砌碹變形穩定；

（4）底板錨索束安裝初期，受力上升后逐漸回落，11天后，變化速率趨于穩定，說明高預緊力有效的控制了底臌。