1300米超深井硐室矿压监测技术

周俊林

【文章摘要】

矿压监测是动态信息设计方法的核心内容之一。通过测试锚杆、锚索、混凝土受力和巷道围岩表面收敛变形，就可比较全面地了解锚杆支护的工作状态，进而验证或修改锚杆支护初始设计，并保证巷道的安全状态。在巷道掘进过程中矿压的监测就显的尤为重要，在巷道掘进过程中设置相应的测站，对巷道围岩表面位移、锚杆锚索载荷、混凝土受力等进行观测，可及时了解和掌握巷道在整个服务期间的巷道围岩变形情况和锚杆锚索的支护效应。对观测数据的分析，可科学指导掘进施工及锚杆支护设计，以保证巷道正常施工及人员安全。

【关键词】

矿压监测；方法；混凝土

1 矿压监测内容和方法

1.1 巷道矿压监测内容及监测仪器

巷道矿压监测包括巷道表面位移观测、锚杆（索）受力监测、混凝土应力监测、锚索束受力等内容。

1.1.1巷道表面位移观测。巷道表面位移包括顶底板相对移近量、顶板下沉量、底臌量、两帮相对移近量等。巷道表面位移的测量方法比较简单，可采用测枪、卷尺等测量。

1.1.2锚杆（索）受力监测。锚杆与锚索受力监测是巷道矿压监测的重要内容。通过监测支护体受力大小与分布，可比较全面地了解锚杆与锚索工作状况，判断锚杆是否发生屈服和破断，评价巷道围岩的稳定性与安全性，锚杆支护设计是否合理，并根据监测数据对支护设计提出修改建议。测量锚杆（索）受力仪器采用泰安科大洛赛尔传感技术有限公司生产的锚杆（索）测力计、智能检测仪等，用于测量锚杆（索）受力的测力计MGH-200（MGH-300）、智能检测仪GSJ-2A。

1.1.3混凝土受力监测。

混凝土受力监测采用泰安科大洛赛尔传感技术有限公司生产的混凝土应力计HGLJ-20。

1.1.4底板锚索束受力监测。

采用锚索束测力计MGH-800，对底板锚索束受力进行监测。

1.2 测站布置与具体观测方法

初步设计布置2个测站，第一个/第二个测站分别在南马距井筒筒壁11.5m、北马距井筒筒壁12.5m布置。收敛变形监测共设置10个断面，南马受力监测断面共设置2个，距井筒中心线分别为18.5m、12.85m左右，，其中：1个锚杆（索）混凝土监测断面，共布置3个锚杆测力计、3个锚索应力计、3个混凝土应力计及1个锚索束测力计；1个锚索监测断面，共布置3个锚索测力计。

1.2.1巷道表面位移监测

巷道表面位移采用双十字布点法进行监测。在顶底板中部垂直方向和兩帮水平方向安装测量基点。布置十个监测断面。每天观测并记录巷道围岩变形量，并记录监测时间。

1.2.2锚杆、锚索受力监测

03#、05#、04#锚杆分别安装在南马拱顶、左肩、左帮直墙部分（距离已浇灌断面向里2.12m，距底板1.75m左右），06#、07#、08#锚索分别安装在巷道拱顶、左肩和右帮直墙位置（距离迎头2.50m，8#锚索距离底板1.75m左右），13#、14#、15#锚索分别安装在巷道左帮直墙（距底板1.75m左右）、左肩、拱顶位置。

1.2.3混凝土受力监测

10#、11#、12#混凝土应力计分别安装在南马的拱顶、左肩及左帮位置（距离已浇灌断面向里260cm）。

1.2.4底板锚索束受力监测

09#锚索束测力计安装在南马第二排靠近左帮的底板锚索束上，位置与南马等候室通道的轴线近似重合，距离井筒中心线11.8m左右，初始预应力为570.80KN。

1.3 矿压监测频率

测点安设后，监测频率为：前十天1次/d，后推一个月1次/2d，之后1次/3天。也可以根据测点安设后测量值的变化速度适当调整监测频率，1次/周。

2 矿压监测结果及分析

2.1 巷道成型锚喷阶段

2.1.1围岩变形监测曲线及锚索轴力监测

（1）巷道成型锚喷之后，监测前期，两帮收敛变形迅速增长，8天左右趋于稳定，两帮最大收敛变形量13mm；

（2）锚索安装后，轴力呈上升趋势发展，10天后达到最大值，之后因为预紧力松弛，锚索轴力下降，监测20天后读数趋于稳定；

（3）锚杆安装后，随着围岩变形，轴力由初始预紧力逐渐增大，达最大值70.87KN、70.62KN后趋于稳定，增大幅度达40%。

（4）监测30天以后，围岩变形及锚索受力均趋于稳定，适合进行二次支护，决定在7月25日在南马立模浇灌混凝土砌碹。

2.2 混凝土砌碹阶段

此阶段自混凝土砌碹施工完毕开始算起，累计监测时间84天。

2.2.1锚索轴力监测

（1）砌碹浇灌后，监测35天内，锚索受力逐渐增大，增大幅值10KN左右；

（2）监测45天左右，受南马向前掘进影响，锚索受力出现波动上升；掘进完成20天后，锚索轴力缓慢回落，直至稳定，各锚索测力计读数在204.4KN-215.6KN之间。

2.2.2锚杆轴力监测

（1）混凝土砌碹浇灌后，7天左右锚杆受力先波动后逐渐增大，35天左右基本趋于平稳，03#锚索轴力在65KN左右，04#和05#锚索轴力在80KN左右。

（2）南马向前开挖期间，锚杆受力均受到影响，出现小幅度的波动上升，掘进完成20天后，受力缓慢回落，直至趋于稳定，各锚杆测力计读数在60.41KN-80.74KN。

2.2.3巷道表面收敛监测

巷道表面位移是反映巷道围岩稳定状况的综合指标。混凝土砌碹浇筑完成后，在南北马巷道各布置5个监测断面，共10个测点，监测自混凝土砌碹浇筑完成开始。

因长期施工及多次复喷覆盖影响，北马加强段（5#断面）、混凝土砌碹段（6#、7#）及锚喷段（8#、9#）采集的数据较少，但均有初始值和变化后的最终值；南马0#断面为中途添加，以便监测拱顶钢梁处的变形发展情况，监测期间总变形量为仅为1mm，说明钢梁处已变形稳定；北马两帮收敛最大值15mm，变化量较小（5#、6#、7#、8#、9#稳定后的变形量分别为11mm、7mm、15mm、13mm、8mm），说明围岩变形总体已达到稳定。

3 结论

（1）南北马加强段两帮最大收敛量分别为15mm、11mm，现场观测未发现深裂纹，说明加强段已稳定；

（2）马头门巷道成型锚喷支护后，两帮最大收敛量为13mm，监测30天左右，围岩变形及锚杆锚索受力达到稳定，适合进行二次支护，决定在7月25日在南马立模浇灌混凝土砌碹，二次支护时机合理；

（3）混凝土砌碹浇灌后，两帮最大收敛量为15mm，拱顶最大下沉量为6mm，监测60天左右，锚杆锚索等受力及混凝土砌碹变形稳定；

（4）底板锚索束安装初期，受力上升后逐渐回落，11天后，变化速率趋于稳定，说明高预紧力有效的控制了底臌。