深井岩巷典型围岩深部位移监测及结果分析

郭忠华，郭 靖

（吕梁学院矿业工程系，山西 吕梁 033000）

矿产资源开发由地表浅部逐渐向地球深部的趋势已然确定，特别是地下矿山中深部资源探找前景较好的矿山，矿山基建过程中巷道工程处于“三高”状态中，特别是高地应力和高熔岩水压的环境给巷道稳定性带来了极大的安全威胁[1，2]。李晓辉[3]采用多点位移计进行回采巷道围岩变形规律研究，优化支护与施工设计，为实现采矿准备及掘进巷道的安全保障具有重要指导；高建科[4]在金川二矿区对深部采场围岩采取了多专用变形监测手段，收集监测数据，用神经网络模型进行了变形规律预测，为巷道支护提供了数据和理论支撑；诸位学者还采用其他手段进行巷道围岩变形的监测与模拟，但数据真实、手段直接的研究方法，还是对围岩变形的监测，不仅对表面位移进行监测，同时对不同深度的围岩位移情况进行监测，是矿山企业重要的研究手段。

本文通过对某铅锌矿三中段16#线与20#线段沿脉巷道围岩开展深部位移监测试验，通过巷帮深部岩层位移监测，确定不同围岩深度的位移量大小，从数据上验证支护方式与参数的合理性与科学性，对支护方案进一步优化，有效提高巷道支护质量。

1 巷道概况

1.1 工程地质概括

该矿山工程施工距地表800多米，属典型的深井开采矿山。计划于三中段16#线与20#线段沿脉巷道开展深部位移监测试验，该巷道内围岩属于大塘组，平均岩体裂隙度为12.92·m-1，为非常密集节理；经测定，该巷道围岩物理力学参数和岩体质量分级为表1、表2。

表1 岩石物理力学参数

表2 岩体质量分级描述

1.2 巷道支护参数

大塘组试验点共设三个测站，锚杆：直径为42mm的管缝式锚杆，长度为1.8m～1.9m，间排距分别为0.8m×0.8m、1.0m×0.8m、1.2m×0.8m；钢筋网：钢筋直径6.5mm、网孔为100mm×100mm。每个测站支护巷道长度8m，紧邻支护段4m仍按原来参数支护。锚网支护示意图如图1所示：

图1 锚网支护示意图

2 围岩深部位移监测

深部巷道形成后，岩体在扰动应力的作用下，围岩变形根据深部不同而出现不通程度的损伤演化进程，围岩深部位移可以在一定程度上表征岩体稳定状态，相对与仅进行巷道表面位移监测具备更好的超前性[5，6]。

2.1 监测方案

采用NL4200A型多点位移计，在巷道支护锚杆与锚杆之间空白区域布置位移计，断面共布置6个多点位移计，左右对称，分别对应巷道锚网支护断面直墙拱、起拱处及三心拱处的变形监测。

2.2 监测数据

按照监测方案的计划，常态化测定大塘组典型围岩的深部位移，并做好记录，经过长时间的连续工作，直至围岩位移变化不明显，采集了大量可反映掘进围岩支护变化规律数据，为后续方案优化研究奠定基础。通过实测数据可以得出各测点巷道左右帮围岩深部位移量曲线图如图2～图7所示。

图2 1号测站左帮深部位移曲线图

图3 1号测站右帮深部位移曲线图

图4 2号测站左帮深部位移曲线图

图5 2号测站右帮深部位移曲线图

图6 3号测站左帮深部位移曲线图

图7 3号测站右帮深部位移曲线图

2.3 结果分析

（1）巷道深部中的各基点的位移量，在巷道刚开掘时变形量大。围岩的变形速度也比较快，围岩的位移量与时间基本成正比例。

（2）除极个别情况外，各测站巷道深部各基点的位移在30d左右时变化趋于平缓，在此之后，巷道的围岩位移量基本上不再变化，由此可以得出原有支护方式对巷道围岩的稳定，起到了关键的作用。

3 结论

（1）对于巷道围岩深部的位移应进行持续监测，以得到巷道围岩深部位移及时准确的信息，并且应对信息做出及时分析并做出及时的维护，做好巷道的支护工作，以保证巷道围岩的稳定性。

（2）通过监测结果可以看出，对于围岩条件比较好的大塘组围岩，在采用三种支护参数进行支护后，帮部围岩深部变形在支护初期呈现出增大的趋势，这主要是因为巷道开挖支护后的巷道围岩应力调整适应的过程，随着时间的推移，所有的监测断面的深部位移监测点呈现出逐渐平稳的趋势，巷道深部变形逐渐趋于稳定。通过深部位移监测结果表明，采用间排距分别为0.8m×0.8m、1.0m×0.8m、1.2m×0.8m、锚杆长度为1.8m时，巷道深部变形能够在支护后趋于稳定。