第3讲 巷道矿山压力观测.pptVIP

(一)基本原理 声波测试法就是利用声波在岩体内传播性能进行测量的一种方法。在弹性介质内部作用一瞬间力，则在介质内产生动应力与动应变，使得作用点(振源)周围质点产生位移，并以波动的形式向外传播，形成弹性波。我们可以把岩体作为弹性介质加以研究。不同的弹性介质，由于其物理力学性质不同，弹性波传播的特性也不同。 利用上述原理，在岩体中造成一小振动，测得声波在岩体中的传播特性，与正常情况传播特性相比较即可判定岩体受力后的形态。声波的传播速度决定于岩体的完整性，完整岩体的声波传播速度一般较高；裂隙扩张的围岩松动区波速相对较低。因而，在围岩压密区和松动区之间会出现明显的波速变化。声波在岩体巾传播速度的租赂数据如表7-9。 * (二)测试仪器 声波测试的主要测试仪器是声波仪及换能器。声波仪是进行声波测试的主要仪器设备，它的主要部件是发射机和接收机。 目前常用的岩石声波探测仪有KH型声波探测仪、SYC-2.3型声波岩石参数测定仪等。 * (三)声波传播速度的测定 * (四）声波探测的工作方式 双孔孔间穿透法（简称双孔法） 单孔法 * 双孔法是一次钻两个平行钻孔，孔深一般在8m以内，孔间距一般为1.5m-2m。将发射换能器F和接收换能器S分别安设在两个钻孔内，并使换能器与钻孔岩壁有较好地耦合。采用点测法时，将发射和接收换能器同时平行移动20m测读一次。测得纵波传播L间距的时间tp。在检波能辨别的条件下，也测检波到达的时间ts，并做好声波记录或素描。由此可得通过测得Vp、Vs等参数。 * 单孔法每次测试只需一个孔，也可以直接利用锚杆孔。KH型声波探测仪主要用于单孔测试。单孔测试时有两种工作方式，如图7-8(b)所示。一种是一发一收，即测量发射至接收的声波传播时间；另一种是一发两收，即测量两个接收换能器之间的声波传播时间。 在测试时，将发射换能器F和接收换能器S插入孔内，并在孔内注满水。F向各方向发射声波，根据声波的折射和反射原理，声波在水中和岩体内的传播速度分别为v1和v2，一般v2＞v1，当声波达到水与岩壁的界面时，即产生反射波1和折射波2。假使声波对岩面人射角为α，折射角为β，则 * 由于v2＞v1，则β＞α。α增大，β也增大，当α增大到某一角度时，β达到90°。这时折射波2在岩体内沿孔壁周围滑行，形成滑行波3。α＝i时，称为人射临界角，此时有 当发射换能器向各方向发射声波时，透过水向岩体内发射的声波中，总会有一束波以临界角i射入岩壁，于是就产生沿孔壁周围传播的滑行波3，则接收换能器就能接收到声波，从而实现单孔声波探测。 如果在水平或向上的钻孔中测试时，还要加设封孔器，以便将钻孔内注满水。 * (五)应用声波探测围岩松动圈 1、测试位置选择 进行围岩松动困测试时，巷道断面选择应考虑下列原则： 巷道围岩的力学特性应尽可能均匀； 避免通过大裂隙发育带（如断层、节理发育带等），要选择围岩具有代表性的地点； 使测孔布置在巷道围岩易损坏部位(如拱顶、拱角处等)及影响围岩稳定性的关键部位。 * 2、测试方法 在巷道中确定测试位置后，在巷道壁的各个部位布置适量的测孔，量测距巷壁不同深度的点的声波传播速度及变化，绘制波速距巷壁不同深度的变化曲线，即Vp-L曲线。结合岩体正常波 速和地质情况可分为：应力 下降的裂隙带或松动带，表 现为波速的相对降低区；应 力升高的裂隙压密带，表现 为波速的相对升高区；原岩 应力区则为正常波速区，如 图7-9所示。 * 拱形断面巷道测孔布置如图7-10。各测孔的倾角：拱顶90°、拱角45 ° 、边角下扎5 ° 。可采用双孔法和单孔法的工作方式。测孔间距的选取，要求能真实准确地测得围岩深部各点 的波速及变化。为了提高测 量精度，在仪器发射功率允 许的情况下，距离加长更有 利，能具有较好的代表性。 但是当岩体破裂后，由于波 形波幅衰减快，穿透距离将 受到限制。一般取1.5m~2m ，岩体较差时取1m。 * 第3讲 巷道矿山压力观测 第1节 采区巷道矿山压力观测 一、巷道围岩移动观测 巷道围岩移动量分为相对移动量和绝对移动量。 相对移动量是指不分巷道顶板、底板或巷道两帮各自的单独移动量，而只计其最后的相对移动结果。 巷道围岩绝对移动量是指测定巷道顶板、底板或两帮某一部位的实际移动值。通常只测相对移动量就可以满足对支护结构设计和支护形式选择的要求。 (一)测站布置及测点安设 1、测站布置 测站应布置在工作团前方不受采动影响区内，一般应距工作面60 m~100m以远。为了有对比性，要求每条巷道内布置2-