KJ616礦山地壓系統(tǒng)觀測方案

1、KJ616礦山地壓觀測方案A一、監(jiān)測的目的和內(nèi)容監(jiān)測的目的主要是：根據(jù)采場地壓活動的一般規(guī)律，在礦體回采過程中，對空區(qū)上部頂板和兩側(cè)的礦巖及礦體內(nèi)應(yīng)力大小及變化情況，形成一套完整的監(jiān)測系統(tǒng)，及時準(zhǔn)確掌握空區(qū)周邊圍巖變化情況及井下地壓變化情況，完善礦山地壓安全監(jiān)測控制技術(shù)，避免災(zāi)害事故，確保安全生產(chǎn)。監(jiān)測的主要內(nèi)容：一、監(jiān)測空區(qū)周邊圍巖的應(yīng)力變化情況；二、監(jiān)測回采分段的應(yīng)力變化情況。 1、地壓監(jiān)測網(wǎng)布設(shè)的基本原則（1）地壓監(jiān)測是一個長期的過程，布設(shè)的監(jiān)測網(wǎng)應(yīng)與礦山開采現(xiàn)狀相結(jié)合，考慮礦山長、短期的監(jiān)測布置；（2）地壓監(jiān)測網(wǎng)的布設(shè)與礦山的生產(chǎn)緊密結(jié)合，對開采區(qū)域?qū)嵭兄攸c監(jiān)測，以保障開采區(qū)域的安全，

2、立足礦山的現(xiàn)有開采條件；（3）地壓監(jiān)測網(wǎng)內(nèi)的觀測手段多樣化。同時采用壓力監(jiān)測、位移監(jiān)測、巖體聲發(fā)射監(jiān)測等多種地壓監(jiān)測手段。（4）根據(jù)河南金源黃金礦業(yè)股份有限責(zé)任公司祁雨溝礦區(qū)地質(zhì)條件和采礦方法，礦山的地壓規(guī)律、巖體類型及其物理力學(xué)性質(zhì)等設(shè)定觀測網(wǎng)和網(wǎng)內(nèi)測點的分布。（5）根據(jù)現(xiàn)場實際和適用性，恰當(dāng)?shù)剡x擇地壓觀測儀器的種類、規(guī)格型號及其埋設(shè)方式。三、監(jiān)測方法和監(jiān)測設(shè)備的選擇監(jiān)測方法和監(jiān)測設(shè)備選擇的準(zhǔn)則一個完善可靠的礦山地壓監(jiān)視系統(tǒng)應(yīng)包括：及時的符合實際需要的網(wǎng)點布置、正確的監(jiān)測方法、可靠的監(jiān)測技術(shù)、設(shè)備和科學(xué)的分析手段，因此，準(zhǔn)確選擇好監(jiān)測方法和監(jiān)測設(shè)備是監(jiān)測工作成功的關(guān)鍵。根據(jù)礦山的實際情況及監(jiān)

3、測要求，本次地壓監(jiān)測1、工作在選擇監(jiān)測方法和監(jiān)測設(shè)備時我們確定以下原則：監(jiān)測方法技術(shù)成熟、安全可靠，方法適用；監(jiān)測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、監(jiān)測設(shè)備穩(wěn)定、可靠，盡可能降低設(shè)備成本。監(jiān)測方法的選擇2、根據(jù)各種地下工程體應(yīng)力（壓力）產(chǎn)生的機理及表現(xiàn)形式，目前國內(nèi)外各種地下工程巖體的監(jiān)測大致分為：原巖應(yīng)力及應(yīng)力（壓力）變化測量、變形位移測量、外觀形態(tài)和內(nèi)部微破壞的監(jiān)測三種形式。常用的監(jiān)測方法有：水準(zhǔn)測量、沉降測量、圍巖體內(nèi)部位移測量、開挖空間的收斂測量、圍巖體內(nèi)應(yīng)力測量、圍巖體內(nèi)破壞狀況測量、圍巖體內(nèi)破壞過程的聲頻測量等。各種監(jiān)測方法有其一定的監(jiān)測適用范圍，在選擇監(jiān)測方法時應(yīng)依據(jù)具體的監(jiān)測目的和要求、測量的精度要求

4、、地下工程體的環(huán)境狀況、圍巖體的力學(xué)特性等進(jìn)行針對性的選擇。根據(jù)本次監(jiān)測的目的和內(nèi)容以及金源金礦巖體的力學(xué)特性，本次地壓監(jiān)測擬選擇進(jìn)行：沉降測量圍巖體內(nèi)應(yīng)力測量圍巖體內(nèi)部位移測量圍巖體內(nèi)破壞過程的聲發(fā)射測量根據(jù)目前礦區(qū)實際情況，選擇圍巖體內(nèi)應(yīng)力測量、圍巖體內(nèi)破壞過程的聲發(fā)射測量。監(jiān)測設(shè)備的類別在地下工程體的監(jiān)測中，根據(jù)監(jiān)測方法的不同使用的監(jiān)測設(shè)備不同，在同一種監(jiān)測方法中，依據(jù)監(jiān)測設(shè)備使用的位置、監(jiān)測的對象、監(jiān)測目的的不同使用的儀器設(shè)備也不相同，總體來說，根據(jù)上述監(jiān)測分類，各類中常用的監(jiān)測設(shè)備有：應(yīng)力（壓力）變化測量設(shè)備有：空芯包體應(yīng)力計(壓力計)、壓磁應(yīng)力計、鉆孔應(yīng)力計、壓力盒、測力計、應(yīng)變計

5、、液壓計、光彈應(yīng)力計等；內(nèi)部微破壞的監(jiān)測設(shè)備有：聲波儀、聲發(fā)射儀等。選用的監(jiān)測設(shè)備巖體應(yīng)力測量 回采時的巖體壓力監(jiān)測，根據(jù)位置和精度要求的不同可選用鉆孔應(yīng)力計進(jìn)行測量。巖體聲發(fā)射測量為了解礦柱回采時的巖體破壞情況,采用聲發(fā)射儀對巖體微破裂產(chǎn)生的聲發(fā)射進(jìn)行監(jiān)測與定位。聲發(fā)射儀按通道的數(shù)量可分為單通道聲發(fā)射檢測儀和多通道聲發(fā)射源定位和分析系統(tǒng)。單通道聲發(fā)射檢測儀可進(jìn)行聲發(fā)射信號的多種分析，但無法進(jìn)行聲源定位；多通道聲發(fā)射源定位和分析系統(tǒng)則可進(jìn)行多種分析和定位。目前單通道聲發(fā)射檢測儀多為便攜式，用于井下監(jiān)測方便，且價格遠(yuǎn)低于多通道聲發(fā)射源定位和分析系統(tǒng)，現(xiàn)場使用較多。多通道聲發(fā)射源定位和分析系統(tǒng)目前

6、多采用電纜線連接探頭和主機進(jìn)行實時監(jiān)測，信息準(zhǔn)確性和可靠性較高。監(jiān)測網(wǎng)布置監(jiān)測內(nèi)容1、巖體二次應(yīng)力測量：當(dāng)在圍巖及礦體內(nèi)進(jìn)行掘進(jìn)與開采，形成不同深度水平、不同方向延伸的各種井巷、采場，就不同程度地破壞了原有的應(yīng)力平衡狀態(tài)，在巖體自重、地溫、地下水、構(gòu)造應(yīng)力和采掘活動等諸因素的作用下，圍巖與礦體會在一定范圍內(nèi)進(jìn)行應(yīng)力重分布，產(chǎn)生不同程度的應(yīng)力釋放或應(yīng)力集中，形成應(yīng)力擾動區(qū)，這種巖體應(yīng)力重分布又稱為巖體二次應(yīng)力。在應(yīng)力擾動區(qū)，當(dāng)巖體 應(yīng)力超過巖體強度便會引起巖體發(fā)生變形、位移、片幫、崩塌、冒頂?shù)鹊貕含F(xiàn)象。巖體二次應(yīng)力測量是地壓監(jiān)測的一項重要內(nèi)容。通過監(jiān)測開采過程中采場內(nèi)巖體二次應(yīng)力變化；采場上中段

7、巖體二次應(yīng)力變化；采場東西兩側(cè)巖體二次應(yīng)力變化，了解開采過程中巖體二次應(yīng)力變化規(guī)律，為不斷地優(yōu)化采掘設(shè)計提供依據(jù)。2、巖體聲發(fā)射監(jiān)測：巖體的冒落和崩塌以及巖爆是造成井下傷亡事故和生產(chǎn)停頓的主要原因之一，在井下施工中，工人經(jīng)常聽到巖石的聲響，并以此作為巖石破壞緊急險情的警報。室內(nèi)和現(xiàn)場觀測研究表明，巖體開挖引起的應(yīng)力重分布，導(dǎo)致巖體內(nèi)部產(chǎn)生破裂或是原有裂隙的進(jìn)一步擴展，當(dāng)巖體內(nèi)積累的變形能釋放時，應(yīng)力波同時向外傳播，發(fā)出一系列聲發(fā)射信號（也稱地音），聲發(fā)射信號的強弱多寡與巖體特性和受力狀況有關(guān)，并且在巖體破壞前有一個急劇增加的過程，因此，巖體聲發(fā)射監(jiān)測可以預(yù)測巖體的穩(wěn)定性，以及預(yù)報巖爆。故采用巖

8、體聲發(fā)射監(jiān)測技術(shù)監(jiān)測開采過程中采場頂板和空區(qū)周邊巖體的破壞情況，為回采作業(yè)提供安全保障。監(jiān)測網(wǎng)布置原則為了觀測受開采影響的巖體是否破壞，采集到可靠和全面的巖體變化情況，根據(jù)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的可能條件，力求體現(xiàn)以下原則：監(jiān)測點選擇在受采動影響最敏感且礦巖整體性好，節(jié)理裂隙不發(fā)育的地方； 主要觀測回采分段礦體及圍巖的應(yīng)力變化、空區(qū)圍巖應(yīng)力變化。鉆孔應(yīng)力監(jiān)測點的間距一般為60m左右。聲發(fā)射監(jiān)測點沿礦體走向和傾向在空區(qū)周邊的中心位置布置監(jiān)測點。監(jiān)測儀器的安裝和使用地壓監(jiān)測通常都是多方面、多手段的綜合監(jiān)測。根據(jù)此次監(jiān)測范圍大、兼顧短期及長期監(jiān)測等因素。本著簡單、實用、經(jīng)濟(jì)的原則選用以下幾種監(jiān)測手段：(1)采用

9、鉆孔應(yīng)力計測量壓力變化值；(2)采用聲發(fā)射儀器監(jiān)測空區(qū)圍巖的變化；鉆孔應(yīng)力計鉆孔應(yīng)力計有振弦式和液壓式兩種形式，均屬于電測元件。本方案采用的是振弦式，可以實現(xiàn)遠(yuǎn)距離監(jiān)測和自動記錄，有利于地壓監(jiān)測自動化。工作原理：通過巖體應(yīng)力變化引起鉆孔變形，此變形傳遞至測量元件，引起元件中鋼弦張力的變化，鋼弦的共振頻率和振動產(chǎn)生的電流隨之發(fā)生變化。因此，測量儀表通過測量電流，并由電流振弦振動頻率振弦張力鉆孔變形 巖體應(yīng)力變化之間的關(guān)系即可獲得圍巖壓力的變化。鉆孔應(yīng)力計以鋼弦作傳感元件，數(shù)字訊號輸出，具有靈敏度高、抗干擾能力強、長期穩(wěn)定性好、可以遙測、使用方便、過程操作重復(fù)性好等優(yōu)點。圓形承壓板和油壓枕間是面接

10、觸滑動配合。當(dāng)油壓枕固定，承壓板可沿面滑動，直徑隨之?dāng)U大，以保證承壓板與鉆孔壁接觸之后較快接受來自巖體的壓力。油壓枕是受力敏感部分，枕內(nèi)充滿不可壓縮的真空油體，并通過導(dǎo)管通往傳感頭，構(gòu)成一密封的液壓系統(tǒng)。其工作過程是：當(dāng)巖體壓力經(jīng)過承壓板作用油壓枕上，使其受壓變形后，油體壓力均勻地作用在傳感頭的彈性膜板上，使之撓曲變形。一端固定在膜板上的鋼弦應(yīng)力受其控制而變化，鋼弦的自振頻率也發(fā)生相應(yīng)變化，弦的張力越大，其自振頻率越高。每臺壓力傳感器出廠前都進(jìn)行了標(biāo)定，標(biāo)定壓力按滿量程的10%逐級增加，共十一點（包括零點），由標(biāo)定數(shù)據(jù)整理出輸入壓力輸出頻率曲線，通過SY-2型便攜式傳感器數(shù)據(jù)檢測儀接收壓力傳感器的輸出信號f值，對照壓力頻率曲線可查出對應(yīng)的壓力值。用數(shù)學(xué)計算的方法，也可得到較高的精度： 式中 第i次測量的壓力。i=1、2、3 初始頻率 實測頻率 截距（常數(shù)） 系數(shù)儀器儀表監(jiān)測所用儀器儀表見下所示(僅供參考)產(chǎn)品名稱型號量程數(shù)量單位備注說明位移傳感器SZZX-Q200B2008個應(yīng)力監(jiān)測處理器32支數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換處理（配合鉆孔應(yīng)力計使用）中繼器6支信號放大（600800米配1個）電源控制器6個分段供電電源適配器7個電