【正文】 F L A C (Ve r s i o n 5 . 0 0 ) LEGEND 1 0O ct0 9 1 6:4 7 ste p 25 641 21E + 01 x 1. 821 E+ 01 21E + 01 y 1. 820 E+ 01Grid plo t0 1E 1 Plas ticity I ndic ato r* at yield in shear or vol.X ela stic, at yield in p asto a t yie ld in ten sionstateCon tou r int erva l= 5. 00E 01Minim um : 0 .00 E+ 00Max im um : 3 .00 E+ 001 . 5 0 01 . 0 0 00 . 5 0 0 0 . 0 0 0 0 . 5 0 0 1 . 0 0 0 1 . 5 0 0(* 1 0 ^ 1 )1 . 5 0 0 1 . 0 0 0 0 . 5 0 0 0 . 0 0 0 0 . 5 0 0 1 . 0 0 0 1 . 5 0 0(* 1 0 ^ 1 )JOB T I T LE : . F L A C (Ve r s i o n 5 . 0 0 ) LEGEND 1 0O ct0 9 1 6:4 7 ste p 25 641 70E + 00 x 3. 270 E+ 00 11E 。 圖 48 動壓影響期間圍巖塑性區(qū)分布 如圖 49 和圖 410 所示，隨著淺部圍巖強度的弱化和承載能力的降低，圍巖變形的速度發(fā)生瞬時突變，呈直線上升趨勢，四周圍巖向巷道位移趨勢明顯，圍巖位移深度達到 10m，巷道收斂嚴(yán)重，支護結(jié)構(gòu)整體失穩(wěn)。 圖 47 動壓影響期間垂直應(yīng)力分布 掘進期間的支護強度使第三向應(yīng)力水平有所提高，但相對于急劇升高的圍巖壓力來說，第三向應(yīng)力水平很低，圍巖的破壞程度很高，其殘余強度不斷降低，導(dǎo)致高應(yīng)力向圍巖深部轉(zhuǎn)移，圍巖破壞范圍進一步擴大，與此同時圍巖的塑性區(qū) F L A C (Ve r s i o n 5 . 0 0 ) LEGEND 1 0O ct0 9 1 6:4 7 ste p 25 641 90E + 01 x 1. 990 E+ 01 90E + 01 y 1. 989 E+ 01YY stre ss c ont ours + 07 + 07 + 07 + 07 + 07 + 07 + 00Con tou r int erva l= 1. 00E + 071 . 5 0 01 . 0 0 00 . 5 0 0 0 . 0 0 0 0 . 5 0 0 1 . 0 0 0 1 . 5 0 0(* 1 0 ^ 1 )1 . 5 0 0 1 . 0 0 0 0 . 5 0 0 0 . 0 0 0 0 . 5 0 0 1 . 0 0 0 1 . 5 0 0(* 1 0 ^ 1 )JOB T I T LE : . 朱集礦首采工作面煤（巖）巷礦壓監(jiān)測及支護技術(shù)研究報告 26 持續(xù)擴展，不斷形成惡性循環(huán)。 動壓影響階段 如圖 47 所示，在 1111(1)工作面回采期間，工作面形成的支承壓力向工作面底板傳播，因此， 1111(1)工作面軌道順槽底抽巷將受到強動壓的影響，圍巖應(yīng)力急劇增高，高 應(yīng)力區(qū)和低應(yīng)力區(qū)的應(yīng)力值較掘進期間應(yīng)力值均有很大幅度的提升。模擬過程中對巷道四周中間位置各設(shè)置了一個監(jiān)測點，結(jié)果表明圍巖的變形較小，巷道兩幫變形為 ，兩幫變形基本一致，頂?shù)装遄冃螢椋渲械装遄冃紊源笥陧敯遄冃?，根本原因為底板開放，沒有采取針對性的措施。采用 高強長錨桿及時支護，目的在于提高第三向應(yīng)力水平，從而使圍巖保持較高的殘余強度，實現(xiàn)自穩(wěn)，阻止了高應(yīng)力 向圍巖深部轉(zhuǎn)移，在巷道周圍出現(xiàn)應(yīng)力集中，應(yīng)力集中距巷道周邊距離約 4m(見圖所示 43)，最大為 30MPa，同時在巷道周邊 0~4m 范圍內(nèi)出現(xiàn)塑性區(qū) (如圖 44 所示 )，塑性區(qū)外圈的應(yīng)力高于原巖應(yīng)力，該區(qū)域內(nèi)的圍巖雖出現(xiàn)了一定程度的塑性破壞，但在三向應(yīng)力作用下，巖體的承載能力較大，應(yīng)力高于原巖應(yīng)力；塑性區(qū)內(nèi)圈 (破碎圈，距巷道周邊 0~2m)應(yīng)力低于原巖應(yīng)力，是伴隨著塑性變形被迫產(chǎn)生的。除巷道圍巖表面的單元體外，巷道圍巖總是處于第三向應(yīng)力較弱的應(yīng)力狀態(tài)，而不會處于絕對的平面應(yīng)力狀態(tài)。參考淮南顧橋礦1115(1)工作面沿空留巷參數(shù)，結(jié)合朱集礦 1111(1)工作面運輸順槽底抽巷模擬，綜合考慮巷道后期受動壓影響，因此采用 錨桿進行支 護，錨桿布置參數(shù)如圖 42 所示。 模型建立時每個層位上單元塊體是一致的，網(wǎng)格大小是相同的，為，整個計算模型的網(wǎng)格數(shù)目為 200200，共計 40000 個網(wǎng)格，如圖 41所示。模型尺寸長 寬 =40m40m，巷道寬 高 =。計算結(jié)果存放在 RES 文件中，打開文件就可以看到輸入的原始數(shù)據(jù)和計算結(jié)果，計算結(jié)果包括如下幾個方面： 最大主應(yīng)力值 誤差 方位角 誤差 傾角 誤差 中間主應(yīng)力值 誤差 方位角 誤差 傾角 誤差 最小主應(yīng)力值 誤差 方位角 誤差 傾角 誤差 還可以實現(xiàn)以下功能：依據(jù)計算求得的應(yīng)力橢圓反演的 12 個應(yīng)變值（與輸入值對應(yīng)的值）；根據(jù)要求進行不同可信度下的誤差值；根據(jù)要求進行的不同法向方向各截面應(yīng)力狀態(tài)值。按回車鍵后，程序繼續(xù)運算直至結(jié)束。 計算過程：首先編寫好原始數(shù)據(jù)文件，然后就可以打開 STR 地應(yīng)力計算軟件。 朱集礦首采工作面煤（巖）巷礦壓監(jiān)測及支護技術(shù)研究報告 20 軟件使用說明：在計算三維地應(yīng)力之前，必須輸入原始數(shù)據(jù)（原始數(shù)據(jù)存放文件名為 DAT 格式），計算結(jié)果存放文件名為 RES。 各巖芯的彈性模量和泊松比如表 32 所示。利用公式（ 22）和（ 23）計算彈性模量和泊松比： 22201 2 rR RPKE ??? ?? （ 32） ???? z? （ 33） 式中： 0P —圍壓， MPa； R—為巖芯外徑， mm； r—為巖心內(nèi)徑， mm； z? —為軸向應(yīng)變， με； ?? —為周向應(yīng)變， με。 巖芯彈性模量和泊松比的測定 巖芯彈性模量和泊松比是通過圍壓率定儀來測定的。應(yīng)力解除完成后，根據(jù)應(yīng)變儀的讀數(shù)，分別繪制出各測點的應(yīng)力解除曲線。當(dāng)鉆孔下傾時，傾角為正值。 應(yīng)變花位置角 /176。 表 31 各個測量孔的技術(shù)參數(shù) 編號 方位角 /176。 圖 36 現(xiàn)場地應(yīng)力測試步驟 地應(yīng)力測孔參數(shù) 現(xiàn)場測試過程中，把測量孔的技術(shù)參數(shù)記錄下來，以便利用地應(yīng)力處理軟件計算各測點的三維應(yīng)力狀態(tài)。最后通過專用數(shù)據(jù)處理軟件，就可求出該測點的三維應(yīng)力狀態(tài)。此曲線可判斷孔中各探頭是否處于正常工作狀態(tài)，有利于綜合判定原始資料的可靠性。正常情況下該曲線呈規(guī)律性變化，解除深度未達到應(yīng)變花所在位置時，應(yīng)變值變化很??；在套芯解除接近應(yīng)變花位置時，曲線開始變化；超過應(yīng)變花位置后， 朱集礦首采工作面煤（巖）巷礦壓監(jiān)測及支護技術(shù)研究報告 18 曲線趨于平穩(wěn)。 （ 5）試驗結(jié)束后，繪制出應(yīng)變片的應(yīng)變值隨解除深度變化的曲線，即應(yīng)力解除曲線。在套芯過程中進行監(jiān)測，每隔 3 cm 進行一次儀器讀數(shù)，待讀數(shù)不隨進尺變化時（解除深度為42cm 左右），停止套 芯。在解除之前，將應(yīng)變儀的導(dǎo)線電纜從鉆桿孔、鉆機和改裝過的水節(jié)頭穿出，連接到應(yīng)變讀數(shù)儀上。測量孔準(zhǔn)備工作就緒后，將預(yù)先調(diào)好的粘結(jié)劑注入應(yīng)力計的內(nèi)腔，固定好柱塞，用帶有定向儀的安裝桿細心的將應(yīng)力計送到預(yù)定位置，推斷固定銷 鋁絲，將粘結(jié)劑從應(yīng)力計內(nèi)腔擠出進入應(yīng)力計與小孔的間隔中，等到粘結(jié)劑固化后，記下應(yīng)力計的偏角、各應(yīng)變片的初始讀數(shù)以及鉆孔的方位和傾角。然后在洗孔器上纏上棉紗（直徑略大于 36mm），倒上丙酮進行清洗。此小孔一桿打到底，鉆孔過程中，必須利用 2m 長的巖芯管定向。當(dāng)鉆孔至預(yù)定位置時，取出巖芯。 地應(yīng)力測試結(jié)果及其分析 地應(yīng)力測試方法及步驟 根據(jù)空芯包體應(yīng)變計解除的原理，現(xiàn)場具體測量步驟如下： （ 1）使用 75 型地質(zhì)鉆機，配直徑為 42mm 的接長鉆桿，并運用特制的取芯套筒（長度為 2m 和 1m，直徑為 130 mm）及平鉆頭（直徑為 130 mm），在所測巷道巖壁上打直徑為 130 mm 的水平鉆孔，至巷道跨度的 2～ 3 倍深處，以保證應(yīng)變計安裝位置位于原巖應(yīng)力區(qū)。； （ 5）為了研究地應(yīng)力狀態(tài)隨深度變化的規(guī)律，測點應(yīng)盡量布置在多個水平； （ 6）為了研究地應(yīng)力對特定巷道布置的影響，測點應(yīng)盡量靠近這些區(qū)域； （ 7）應(yīng)選擇斷面大小適合，水、電供應(yīng)方便的巷道作為測點．另外，巷道位置的選擇不應(yīng)影響其它工作的正常進行。即原巖應(yīng)力狀態(tài)未受工程擾動的地區(qū)； （ 4）測點選擇過程中，盡量將測點選擇在巖性較好的巖巷中（如石門、大巷等），同時測點的區(qū)域應(yīng)該是未受擾動、巷道較少的區(qū)域。同時對圖上選出的位置要到井下進行實地考察，然后選擇一個最合適的位置。 圖 35 應(yīng)變花在傳感器上的位置分布 地應(yīng)力測孔布置原則 根據(jù)所確定地應(yīng)力測量所要達到的工程目的，先在礦井采掘工程平面圖上選出一些可行的位置。應(yīng)變花的在傳感器上的位置分布如下圖 35 所示。）； iK ——應(yīng)變片修正系數(shù)。應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系如（ 21）式所示： ? ?? ?? ?)41,31(,2s i n)s i nc o s()1(2c o s)(s i n2s i n22c o s)()1(2)(3224221?????????????????jiKKKKEijizxiyzijyxxijxixyiyxyxij??????????????????????? （ 31） 式中： ij? ——第 i 個應(yīng)變花第 j 個應(yīng)變片測得的解除應(yīng)變值； i? ——第 i 個應(yīng)變花對應(yīng)的極角，（ 176。 朱集礦首采工作面煤（巖）巷礦壓監(jiān)測及支護技術(shù)研究報告 15 圖 34 應(yīng)變儀驅(qū)動程序界面 地應(yīng)力測試原理 KX81 型空心包體應(yīng)變式傳感器是在澳大利亞 CSIRO 空心包體應(yīng)變計的基礎(chǔ)上研制出來的，是套鉆孔應(yīng)力解除法的一種。 空芯包體三維應(yīng)力計算程序是基于 DOS 系統(tǒng)開發(fā)的。 朱集礦首采工作面煤（巖）巷礦壓監(jiān)測及支護技術(shù)研究報告 14 圖 33 KBJ16 智能數(shù)字應(yīng)變儀的圖片 （ 3）應(yīng)變儀驅(qū)動程序和空芯包體處理軟件 應(yīng)變儀驅(qū)動程序主要用于調(diào)試測試參數(shù)、接受測試參數(shù)、對實測的應(yīng)變參數(shù)進行實時顯示、存儲以及處理，并對任一通道采集的應(yīng)變數(shù)值進行自動繪圖。6000με；采集速率為 1 秒 /點；測量點數(shù)為 16 通道；軟件操作平臺為 Windows98/2021/XP 系統(tǒng)。 其技術(shù)特征參數(shù)如下：分辯度為 1με；量程為 177。其主要技術(shù)優(yōu)勢除了采用 U盤這種存儲量大、讀取數(shù)據(jù)方便的存儲體外，還有： A、簡明快捷的人機對話窗口，利用主機或 PC 雙向設(shè)置控 制； B、先進的電子開關(guān)技術(shù)徹底解決了機械觸點諸多弊?。?C、靈活多樣的設(shè)置控制使得每個通道的三種橋型和五種量綱（應(yīng)變、應(yīng)力、重力、位移、溫度）變換變得任意自由； D、具有自動、手動兩種采集和平衡方式； E、 1 秒 —12 小時采集控制時間間隔； F、理想實用的 PC 處理軟件 —多點曲線實時顯示同時生成數(shù)據(jù)文件， ζ—ε/XY 曲線自動生成； G、 RS232C接口可以實時通訊或事后通訊。下圖 32 所示為空芯包體傳感器的圖片。其中應(yīng)變花尺寸為 朱集礦首采工作面煤（巖）巷礦壓監(jiān)測及支護技術(shù)研究報告 13 mm，應(yīng)變計電阻值為 120121Ω，應(yīng)變計靈敏度系數(shù) ，橋路配置為四分之一橋。將三枚應(yīng)變花沿環(huán)氧樹脂筒四周相隔 120176。下面逐一介紹。軟件部分主要包括 KBJ16 型礦用數(shù)字 應(yīng)變儀驅(qū)動程