3 4 锚杆受力 顶帮锚杆的受力分布 锚索受力 顶板锚索的受力分布 巷道断面收缩记录巷道断面收缩率、巷道围岩5 率和破坏状况位置和破坏程度 统计 (1)巷道表面位移
巷道表面位移的测点布置方案,应该根据巷道(或硐室)断面大小、断面形状和施工情况而定,一般有十字形、三角形和交叉形等布置形式。若收敛位移量测的目的只是为了围岩稳定监控服务,且工程断面尺寸不大时,可采用较为简洁的布置形式。若收敛位移量测的目的还要考虑对围岩应力场和围岩力学参数作反分析,则要采用多个三角形的测量方案。
当巷道(或硐室)断面为矩形或断面面积相对小时,采用“十”字布点法安设表面位移监测断面如图所示,在顶底板中部垂直方向和两帮水平方向钻φ28mm、深380mm的孔,将φ29mm、深400mm的木桩打入孔中。顶板和上帮木桩钉上弯形测钉,下帮和底板钉上平头测钉。每个综合测站布置两个表面位移监测断面,两监测断面沿巷道轴向间距为0.6~1.0m。观测方法为:在两帮测钉之间拉紧测绳,顶底测钉之间拉紧钢卷尺,测读顶底板测钉分别至测绳的距离;在顶底板测钉之间拉紧测绳,两帮测钉之间拉紧钢卷尺,测读上下测钉分别至测绳的距离;或直接用测杆测量;测量精度要求达到1mm;采用皮尺测量监测断面至掘进工作面的距离;观测频度为距掘进工作面50m以内或巷道变形严重时,每天观测一次,其它距离或变形小时每周观测一至二次。
A 400mm
400m D C O
O B 矩形巷道表面位移监测断面布置
AB—顶底板移近量;AO-顶板下沉量;OB-底鼓量;CD-两帮移近量;
CO-上帮移近量;OD-下帮移近量
(2)顶板离层
采用多点位移计(顶板离层指示仪)来测试顶板岩层锚固范围内外位移值。该仪器主要由基点锚头、测绳、套管、外测筒和内测筒组成。深部基点固定在顶板稳定的岩层内,浅部基点固定在锚杆端部位置。当锚固范围内有离层时,顶板沿外测筒向下移动,位移量由外测筒标尺指示;当锚固范围外有离层时,外测筒与顶板相对位置不变,但内测筒有相对移动,离层量由内测筒指示;当锚固范围内外都有离层时,内外测筒分别有指示,总离层量为两测筒指示值之和;观测精度要求达到1mm。观测频率与表面位移观测相同。利用钻孔电视可观测巷道内部不同深度处围岩状况。
(3)锚杆(索)受力
锚杆(索)受力监测主要有两种形式,一种是测量端部锚固锚杆(索)工作阻力的锚杆测力计,另一种是测量加长锚固、全长锚固锚杆受力分布的测力锚杆。
锚杆(索)测力计布置:在一个观测断面中,一般布置3个
测力计,顶板一个,两帮各一个。锚杆(索)测力计可以采用合适的测力计测量锚杆受力。
测力锚杆系统包括测力锚杆、静态电阻应变仪与转换开关。 测力锚杆应尽可能靠近掘进迎头于安装,但必须保证不被掘进机炮头破坏。一般距掘进迎头至少大于0.5m,这样可以给掘进机留出足够的空间,以免下一循环掘进时测力锚杆受到损害;安装多个测力锚杆,从左至右编号。
当确定一个观测断面中测力锚杆的安装数量后,就可以在巷道掘进过程中将正常安装的锚杆换成测力锚杆,测力锚杆安装方法、安装步骤及其注意事项严格参照相关说明书。
采用测力锚杆和应力应变仪来测量锚杆受力的分布情况,每根测力锚杆上贴有12个应变片,安装前测定初始读值,安装结束后马上进行第一次读数,距工作面5m范围内至少观测2~3次,以后至少每掘10m观测一次,直到数据趋向稳定,巷道变形稳定阶段每月测一次。通过对测力锚杆的观测可以了解每根锚杆每段的受力状态,测力锚杆屈服点比例是衡量锚杆受力状态好坏的主要指标。如果屈服点达到50%,说明支护强度不够,巷道安全状况欠佳,有冒顶的可能,必须采取加固措施;如果屈服点很少或一个也没有,尽管巷道很安全,但设计过于保守,一定很不经济;如果屈服点达到80%或更高,大部分巷道需要加固,说明设计左倾,安全系数太小。
(4)巷道破坏情况的宏观统计
每天要对巷道的破坏情况(包括巷道围岩破坏位置和破坏程度)做好记录,为以后的数据分析提供感性资料。
2、日常监测
锚杆支护正常施工后,还要进行日常监测,确保巷道的安全状态。日常监测主要有三部分内容:锚杆锚固力抽测、顶板离层观测和锚杆预紧力矩检测。
(1)锚杆(索)锚固力抽测
采用锚杆拉拔仪来测量锚杆的锚固力,锚杆巷道锚固力抽检须安排专人按不小于10%的比例和不大于二天的时间间隔进行,抽检时只做非破坏性拉拔,顶锚杆达到70KN、帮锚杆达到40KN后即可停止拉拔。锚索张拉压力则应达到30MPa(80-100KN)以上。
(2)顶板离层
顶板离层指示仪除作综合监测外,还作日常监测,巷道每隔100m(检查标准为50m),遇断层、压力大、三叉口、四叉口等安设一个离层仪,压力大的巷道加密安装,仪器的安装根据其相关说明书进行。安装位置距掘进头不得大于1.5m,以便捕捉顶板离层的全过程。在距掘进工作面50m内,观测离层值。50m以外,除非离层松动仍有明显增长的趋势,一般可停止测读具体数据,改为观察两个刻度的颜色。由当班班长和跟班技术员负责观察,其他人员也应随时注意观察,以便及早发现异常现象,确保安全。
离层指示仪一般以红、黄、绿三种颜色表示顶板离层松动的严重程度,绿色表示顶部松动离层值较小,处一较稳定的状态;黄色表示离层松动已达到警界值;红色则表示顶板离层松动值较大,已进入危险的状态。
观测频度为:前100米,每班一次,100米后每天观测一次并
记录;每周将观测纪录上报技术室一次。施工区队要将顶板离层指示仪纳入巷道施工的责任制。
(3) 锚杆预紧力矩检测
锚杆巷道施工时须安排专人按不小于30%的比例或不大于二天的时间间隔用力矩示值扳手对锚杆螺母的预紧力进行抽检。顶锚杆达到100N〃m,帮锚杆达到80N〃m即为合格,对不合格的锚杆必须重新拧紧。
3、观测站位置的确定
从围岩稳定监控出发,应重点监测围岩质量差及局部不稳定块体;从反馈设计、评价支护参数合理性出发,则应在代表性的地段设置观测断面;在特殊的工程位置(如巷道分叉处、巷道交叉处),也应设置观测断面。观测点的安装埋设应尽可能地靠近掘进头,最好不超过1.5m。以便尽可能完整地获得围岩开挖后初期力学形态变化和变形情况,这段时间内量得的数据,对于判断围岩性态是特别重要的。
巷道表面位移、顶板离层、多点位移计和锚杆(索)受力观测测点应尽可能布置在同一断面内(如果施工不方便,观测面沿巷道轴向距离不要超过0.6~1.0m),以使测量结果可以相互对照,相互检验。观测站之间的间距视工程长度、地质条件而定。在联络巷中,一般布置3个观测站,其中两个分别布设在巷道两端附近,一个巷道中部;对于局部变形强烈的地方可以适当增加观测站。在硐室中一般仅布置一个观测站即可。另外,如有需要,可以适当增加若干观测断面(多点位移计观测断面、顶板离层指示仪观测断面等等),观测断面的间距应根据巷道变形情况和观