礦山地壓監(jiān)測(cè)

1、礦山地壓監(jiān)測(cè)方案4.1監(jiān)測(cè)的目的和內(nèi)容監(jiān)測(cè)的目的主要是：根據(jù)采場(chǎng)地壓活動(dòng)的一般規(guī)律，在礦體回采過(guò)程中，對(duì)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(cè)系統(tǒng)，及時(shí)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(cè)控制技術(shù)，避免災(zāi)害事故，確保安全生產(chǎn)。監(jiān)測(cè)的主要內(nèi)容：一、監(jiān)測(cè)空區(qū)周邊圍巖的應(yīng)力變化情況；二、監(jiān)測(cè)回采分段的應(yīng)力變化情況。 4.2地壓監(jiān)測(cè)網(wǎng)布設(shè)的基本原則（1）地壓監(jiān)測(cè)是一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程，布設(shè)的監(jiān)測(cè)網(wǎng)應(yīng)與礦山開(kāi)采現(xiàn)狀相結(jié)合，考慮礦山長(zhǎng)、短期的監(jiān)測(cè)布置；（2）地壓監(jiān)測(cè)網(wǎng)的布設(shè)與礦山的生產(chǎn)緊密結(jié)合，對(duì)開(kāi)采區(qū)域?qū)嵭兄攸c(diǎn)監(jiān)測(cè)，以保障開(kāi)采區(qū)域的安全，立足礦山

2、的現(xiàn)有開(kāi)采條件；（3）地壓監(jiān)測(cè)網(wǎng)內(nèi)的觀測(cè)手段多樣化。同時(shí)采用壓力監(jiān)測(cè)、位移監(jiān)測(cè)、巖體聲發(fā)射監(jiān)測(cè)等多種地壓監(jiān)測(cè)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(cè)網(wǎng)和網(wǎng)內(nèi)測(cè)點(diǎn)的分布。（5）根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際和適用性，恰當(dāng)?shù)剡x擇地壓觀測(cè)儀器的種類、規(guī)格型號(hào)及其埋設(shè)方式。第五章 監(jiān)測(cè)方法和監(jiān)測(cè)設(shè)備的選擇監(jiān)測(cè)方法和監(jiān)測(cè)設(shè)備選擇的準(zhǔn)則一個(gè)完善可靠的礦山地壓監(jiān)視系統(tǒng)應(yīng)包括：及時(shí)的符合實(shí)際需要的網(wǎng)點(diǎn)布置、正確的監(jiān)測(cè)方法、可靠的監(jiān)測(cè)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(cè)方法和監(jiān)測(cè)設(shè)備是監(jiān)測(cè)工作成功的關(guān)鍵。根據(jù)礦山的實(shí)際情況及監(jiān)測(cè)要

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

4、的環(huán)境狀況、圍巖體的力學(xué)特性等進(jìn)行針對(duì)性的選擇。根據(jù)本次監(jiān)測(cè)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(cè)擬選擇進(jìn)行：沉降測(cè)量圍巖體內(nèi)應(yīng)力測(cè)量圍巖體內(nèi)部位移測(cè)量圍巖體內(nèi)破壞過(guò)程的聲發(fā)射測(cè)量根據(jù)目前礦區(qū)實(shí)際情況，選擇圍巖體內(nèi)應(yīng)力測(cè)量、圍巖體內(nèi)破壞過(guò)程的聲發(fā)射測(cè)量。監(jiān)測(cè)設(shè)備的選擇 監(jiān)測(cè)設(shè)備的類別在地下工程體的監(jiān)測(cè)中，根據(jù)監(jiān)測(cè)方法的不同使用的監(jiān)測(cè)設(shè)備不同，在同一種監(jiān)測(cè)方法中，依據(jù)監(jiān)測(cè)設(shè)備使用的位置、監(jiān)測(cè)的對(duì)象、監(jiān)測(cè)目的的不同使用的儀器設(shè)備也不相同，總體來(lái)說(shuō)，根據(jù)上述監(jiān)測(cè)分類，各類中常用的監(jiān)測(cè)設(shè)備有：應(yīng)力（壓力）變化測(cè)量設(shè)備有：空芯包體應(yīng)力計(jì)(壓力計(jì))、壓磁應(yīng)力計(jì)、鉆孔應(yīng)力計(jì)、壓力盒、測(cè)力計(jì)、應(yīng)

5、變計(jì)、液壓計(jì)、光彈應(yīng)力計(jì)等；內(nèi)部微破壞的監(jiān)測(cè)設(shè)備有：聲波儀、聲發(fā)射儀等。選用的監(jiān)測(cè)設(shè)備巖體應(yīng)力測(cè)量 回采時(shí)的巖體壓力監(jiān)測(cè)，根據(jù)位置和精度要求的不同可選用鉆孔應(yīng)力計(jì)進(jìn)行測(cè)量。巖體聲發(fā)射測(cè)量為了解礦柱回采時(shí)的巖體破壞情況,采用聲發(fā)射儀對(duì)巖體微破裂產(chǎn)生的聲發(fā)射進(jìn)行監(jiān)測(cè)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(cè)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(cè)儀可進(jìn)行聲發(fā)射信號(hào)的多種分析，但無(wú)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(cè)儀多為便攜式，用于井下監(jiān)測(cè)方便，且價(jià)格遠(yuǎn)低于多通道聲發(fā)射源定位和分析系統(tǒng)，現(xiàn)場(chǎng)使用較多。多通道聲發(fā)射源定位和分析系統(tǒng)

6、目前多采用電纜線連接探頭和主機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，信息準(zhǔn)確性和可靠性較高。監(jiān)測(cè)網(wǎng)布置監(jiān)測(cè)內(nèi)容1、巖體二次應(yīng)力測(cè)量：當(dāng)在圍巖及礦體內(nèi)進(jìn)行掘進(jìn)與開(kāi)采，形成不同深度水平、不同方向延伸的各種井巷、采場(chǎng)，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(dòng)等諸因素的作用下，圍巖與礦體會(huì)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(dòng)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(dòng)區(qū)，當(dāng)巖體 應(yīng)力超過(guò)巖體強(qiáng)度便會(huì)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(cè)量是地壓監(jiān)測(cè)的一項(xiàng)重要內(nèi)容。通過(guò)監(jiān)測(cè)開(kāi)采過(guò)程中采場(chǎng)內(nèi)巖體二次應(yīng)力變化；采場(chǎng)上

7、中段巖體二次應(yīng)力變化；采場(chǎng)東西兩側(cè)巖體二次應(yīng)力變化，了解開(kāi)采過(guò)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(jì)提供依據(jù)。2、巖體聲發(fā)射監(jiān)測(cè)：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(tīng)到巖石的聲響，并以此作為巖石破壞緊急險(xiǎn)情的警報(bào)。室內(nèi)和現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)研究表明，巖體開(kāi)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(kuò)展，當(dāng)巖體內(nèi)積累的變形能釋放時(shí)，應(yīng)力波同時(shí)向外傳播，發(fā)出一系列聲發(fā)射信號(hào)（也稱地音），聲發(fā)射信號(hào)的強(qiáng)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(gè)急劇增加的過(guò)程，因此，巖體聲發(fā)射監(jiān)測(cè)可以預(yù)測(cè)巖體的穩(wěn)定性，以及預(yù)報(bào)巖爆。故采

8、用巖體聲發(fā)射監(jiān)測(cè)技術(shù)監(jiān)測(cè)開(kāi)采過(guò)程中采場(chǎng)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(cè)網(wǎng)布置原則為了觀測(cè)受開(kāi)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(cè)點(diǎn)選擇在受采動(dòng)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(cè)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(cè)點(diǎn)的間距一般為60m左右。聲發(fā)射監(jiān)測(cè)點(diǎn)沿礦體走向和傾向在空區(qū)周邊的中心位置布置監(jiān)測(cè)點(diǎn)。監(jiān)測(cè)儀器的安裝和使用地壓監(jiān)測(cè)通常都是多方面、多手段的綜合監(jiān)測(cè)。根據(jù)此次監(jiān)測(cè)范圍大、兼顧短期及長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)等因素。本著簡(jiǎn)單、實(shí)用、經(jīng)濟(jì)的原則選用以下幾種監(jiān)測(cè)手段：(1)

9、采用鉆孔應(yīng)力計(jì)測(cè)量壓力變化值；(2)采用聲發(fā)射儀器監(jiān)測(cè)空區(qū)圍巖的變化；鉆孔應(yīng)力計(jì)鉆孔應(yīng)力計(jì)有振弦式和液壓式兩種形式，均屬于電測(cè)元件。本方案采用的是振弦式，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離監(jiān)測(cè)和自動(dòng)記錄，有利于地壓監(jiān)測(cè)自動(dòng)化。工作原理：通過(guò)巖體應(yīng)力變化引起鉆孔變形，此變形傳遞至測(cè)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(dòng)產(chǎn)生的電流隨之發(fā)生變化。因此，測(cè)量?jī)x表通過(guò)測(cè)量電流，并由電流振弦振動(dòng)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(jì)以鋼弦作傳感元件，數(shù)字訊號(hào)輸出，具有靈敏度高、抗干擾能力強(qiáng)、長(zhǎng)期穩(wěn)定性好、可以遙測(cè)、使用方便、過(guò)程操作重復(fù)性好等優(yōu)點(diǎn)。圓形承壓板和油壓枕間是

10、面接觸滑動(dòng)配合。當(dāng)油壓枕固定，承壓板可沿面滑動(dòng)，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(lái)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(guò)導(dǎo)管通往傳感頭，構(gòu)成一密封的液壓系統(tǒng)。其工作過(guò)程是：當(dāng)巖體壓力經(jīng)過(guò)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(tái)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(jí)增加，共十一點(diǎn)（包括零點(diǎn)），由標(biāo)定數(shù)據(jù)整理出輸入壓力輸出頻率曲線，通過(guò)SY-2型便攜式傳感器數(shù)據(jù)檢測(cè)儀接收壓力

11、傳感器的輸出信號(hào)f值，對(duì)照壓力頻率曲線可查出對(duì)應(yīng)的壓力值。用數(shù)學(xué)計(jì)算的方法，也可得到較高的精度：式中 第i次測(cè)量的壓力。i=1、2、3 初始頻率 實(shí)測(cè)頻率 截距（常數(shù)） 系數(shù)儀器儀表監(jiān)測(cè)所用儀器儀表見(jiàn)下所示(僅供參考)產(chǎn)品名稱型號(hào)量程數(shù)量單位備注說(shuō)明位移傳感器SZZX-Q200B2008個(gè)應(yīng)力監(jiān)測(cè)處理器32支數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換處理（配合鉆孔應(yīng)力計(jì)使用）中繼器6支信號(hào)放大（600800米配1個(gè)）電源控制器6個(gè)分段供電電源適配器7個(gè)電源轉(zhuǎn)換密封機(jī)箱7個(gè)設(shè)備保護(hù)自動(dòng)采集箱SZZX-MCU4851臺(tái)自動(dòng)采集控制設(shè)備微波無(wú)線收發(fā)儀SZZX-MCU1臺(tái)數(shù)據(jù)采集服務(wù)器（用戶自購(gòu)）采集軟件1套上層控制軟件水工電纜2×2×0.37100米產(chǎn)品用線2×3×0.755000米系統(tǒng)總線鉆孔應(yīng)力計(jì)40Mpa32個(gè)STL-12聲發(fā)射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)1個(gè)安裝指導(dǎo)及系統(tǒng)調(diào)試服務(wù)費(fèi)建議根據(jù)監(jiān)測(cè)方案設(shè)