变形监测论文变形观测论

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1、变形监测论文变形观测论文钻孔变形监测技术在覆岩破坏监测中的应用　摘要理清覆岩破坏规律对于解放水体下压煤量和保证矿井安全生产具有重要意义。本文首先简单介绍了钻孔变形监测的基本原理,随后就利用角位移应变监测覆岩破坏规律的方法和数据进行了报道。结果表明,该方法具有可行性,但存在施工繁琐和难于定量衡量的问题,在传感器的校正上尚存在进一步研究的必要。　　关键词钻孔变形监测覆岩破坏规律角位移　　中图分类号:TD8文献标识码:A　　0引言　　煤层的采动致使岩体的原始应力场发生变化,应力场的重新分配必然导致采场围岩尤其是上覆围岩发生破坏,破坏的程度与范围与岩体本省的性质有关,也受应力场重新分配的情况

2、的影响。而岩体破坏的程度与范围对井下安全、高效的采煤将起着重要的保障意义。　　1变形监测的原理　　角位移是一个简单的重力摆,用进口石英制作的挠性伺服加速度计,它是一个力平衡式的伺服系统,当位于孔中的传感器探头于地球重心方向产生倾角时,岩体的结构变化作用,传感器中计量元件相对于铅锤方向就会偏移一个角度,高灵敏的石英换能器将由于岩体变化产生的此角度转换成信号,通过专用软件分析处理,直接在钻孔外的液晶屏上显示孔中此点的水平位移量X值。施工时,通过钻孔方式,将测斜探头通过连杆按计算的倾角导入顶板,直接将探头固定在被测点上,在采动过程中,钻孔中某一孔深产生形变时,测斜探头随之倾斜,信号电缆引入

3、仪表连接试测,从而可精确测出水平位移量X,Y或倾角。根据X,Y的值大小或倾角,作出预报。　　2实验　　2.1设计与施工　　本次实验以皖北某矿导水裂隙带监测为对象,通过角位移应变监测、直流电阻率法和彩色钻孔电视等综合方法进行判断,从而增强对覆岩破坏特征判定的准确性和可靠程度。共设计5个钻孔(具体分布见图2及表1),其中4#孔为角位移变形监测孔,安装钻孔深度为119m(4#),终孔孔径110mm,仰角42与巷道夹角30;将事先校准好的角位移传感器,以10m的间隔固定在连杆上,等连杆到位时将钻孔注浆,使岩体与传感器连为一体,此时角位移的读数便是采动过程中岩体的变形程度。　　2.2数据的处理

4、与解释　　重点提取4#孔角位移的数据进行处理,成图时选择工作面的长度作为横坐标,考察不断采煤过程中角位移的动态变化,纵坐标分别为X、Y相对与绝对变化量,用不同的颜色标注变化量的大小,且颜色从冷色调到暖色调代表变化量从小到大变化的一个趋势。切眼向钻孔不断靠近引起图中颜色的不断的变化,说明X,Y不断的变化,说明岩层的变形情况。当切眼距离钻孔较远时,此时的值可作为背景值(图3)。　　现场对上覆岩层进行了了角位移变形监测,4#钻孔为角位移监测钻孔,通过钻孔内不同深度的角位移传感器的X,Y值可以判定岩层的变形与破坏状况,为准确掌握覆岩破坏规律提供地质依据。图3为工作面初始状态,图4则为采动后的

5、状态,其中颜色较深点代表一次观测结果。可以清楚地看出在工作面推进过程中上覆岩层由变形到相对稳定的一个过程。　　对2#-3#和1#-2#跨孔电法透视CT电阻率变化特征说明,煤层在采动过程中视电阻率发生了明显的变化,说明代表这些视电阻率的围岩的结构发生了变化,视电阻率的升高说明围岩的整体性受到破坏,在没有充水的情况下导致电阻率的升高,结合以往探测经验,岩层的电阻率值与裂隙带的发育程度之间具有相关性,通过2#-3#孔间的数据结果表明,顶板岩层中受采动影响出现离层,电极控制区域的毛落袋、裂隙带已成规模发育。而1#-2#孔断面间裂隙发育较工作面内侧稍有涉后。工作面冒落带、裂隙带最终稳定于64m

6、,与角位移变形监测结果相一致。　　3结论　　通过角位移应变监测覆岩破坏规律具有可行性,但存在施工繁琐的问题,且完全耦合难度较大。目前只能相对的衡量变形的尺度,定量的衡量还要在传感器的校正上做进一步的研究。