MTT 878-2000 煤矿巷道矿山压力显现观测方法.pdf

I CS 7 3 -0 1 0 n 0 4 备案号 8 0 7 3 - 2 0 0 1 MT 中 华 人 民 共 和 国 煤 炭 行 业 标 准 MT / T 8 7 8 一 2 0 0 0 煤矿巷道矿山压力显现观测方法 Me t h o d o f m o n i t o r i n g f o r b e h a v i o r o f r o c k p r e s s u r e a b o u t t h e r o a d wa y i n c o a l mi n e s 2 0 0 0 一 1 2 一 0 8发布2 0 0 1 一 0 5 一 0 1实施 国家煤炭 工 业局发 布 MT / T 8 7 8 -2 0 0 0 前言 本标准对巷道常规矿山压力观测项目及仪器、 测站与测点布置、 观测方法和数据处理等方面作了规 定。目的在于统一煤矿巷道矿山压力显现观测方法， 为矿井安全、 生产科学管理以及支护设计提供科学 依据。 本标 准的附录 八 是提示的附录 本标准由国家煤炭工业局规划发展司 国家煤矿安全监察局安全技术装备保障司 提出。 本标 准由煤炭工业 煤矿专用设备标准化技术委 员会归 口。 本标准由煤炭科学研究总院北京开采研究所负责起草。 本标准 主要起草 人 林崇德 、 李效甫、 王泽进 。 本标准由国家煤炭工业局规划发展司 国家煤矿安全监察局安全技术装备保障司 负责解释. 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 中 华 人 民 共 和 国 煤 炭 行 业 标 准 煤 矿 巷 道矿 山压 力显现 观 测 方法 MT/ T 8 7 8一 2 0 0 0 Me t h o d o f mo n i t o r i n g f o r b e h a v i o r o f r o c k p r e s s u r e a b o u t t h e r o a d w a y i n c o a t mi n e s 范围 本标准规定了煤矿巷道矿山压力显现常规观测项目及仪器、 测站与测点布置、 观测方法和数据处理 方法 。 本标 准适用 于煤矿巷 道矿 山压 力显现 的观测 。 2定义 本标准采用下 列定义 。 2 . 1 锚杆轴力 a x i a l s t r e s s o f r o c k b o l t 锚杆与围岩相互作用过程中， 锚杆杆体承受的轴向力。 2 . 2 接触压力 c o n t a c t p r e s s u r e 巷道 围岩与支 护构件之 间的相互作用力。 3观测项 目及 仪器 3 . 1观测项 目 常规观测项目及其相应的观测内容见表 1 ， 其中， 围岩移近量为必测项目， 其余为选择项目， 也可根 据工程需要增加其它观测项目。 表 1 巷道观测项 目及仪器 观 测 项 目观侧内容观测仪器 围 岩 表 面 位 移 巷道的顶底板移近量和两帮移近量; 顶板下沉、 底鼓、 上 帮或下帮位移 测 枪 、 测 杆 、 收 敛 计 、 侧 尺 围 岩 深 部 位 移巷 道 围 岩 不 同深 度 径 向 位 移多点位移计、 顶板离层仪 锚 杆 轴 力锚 杆 轴 向 受 力测 力 锚 杆 接 触 压 力 围岩与支护体 栩式支架、 喷射混凝土 之间的接触压 力; 围岩与锚杆托板之间的接触压力 压力盒、 锚杆测力计或其它压力传 感 器 统 计 观 测 支 架 变 形 破 坏 状 况 、 锚 杆 破 坏 状 况 测量仪器 根据 观测项 目和观测 内容选用相应的测量仪器 ， 见 表 1 测站 4 . 1 N il 站布置 4 . 1 . 1围岩表面位移 国家煤炭工业局 2 0 0 0一 1 2一 0 8批 准2 0 0 1 一 0 5一 0 1实施 MT T 8 7 8 一2 0 0 0 地质生产条件单一的巷道， 测站间距为5 0 -1 0 0 m， 每条巷道测站不少于3个， 每个测站布置2 - 3 个观测断面; 一条巷道中， 当地质生产条件差异明显地段的长度大于2 0 m时， 该段巷道内至少应增设 1 个测站; 试验巷道和重点观测的巷道， 测站间距应为 2 0 -5 0 m. 4 门. 2 统 计观测 统计观测的测站布置与围岩表面位移测站布置相同， 统计观测对象为各测站内所有支架或锚杆. 4 . 1 . 3 其它观 测项 目 其它观测项目的测站一般布置在围岩表面位移测站上， 一条巷道中的观测断面不少干2个。 4 . 2测站布置 图 4 . 2 . 1 测站布置图应标注的内容 的 观测巷道的平面位置; b 观测断面编号; c 观测项目代号; d 测 站间距 。 4 . 2 . 2 观测项目代号 a 围岩表面位移 ④ ; b 围岩深部位移 ④ ; C 锚杆轴力 ① ; d 接触压力 。 如需增加其它观测项目或内容， 可增加相应代号， 并加以说明。 4 . 2 . 3 测站布置图示例 测站布置图示 例见图 1 , 口 . 坦 ， 口 皿 . 皿，皿 ， 1 , 1 , 1 , 1 . 511 . 5 5 0 . 11 . 51 1 . 65 0 . 1 2. 51 1 . 5 O 图 1巷道测站布置图 5 观测方 法 5 . 1围岩 表面位移 5 . 1 . 1 测 点布置 围岩表面位移测点可按二条测线布置 见图2 a 。水平测线a - b 应与巷道腰线重合， 垂直测线 ‘ - d 应与巷道中垂线重合。 根据巷道断面形状、 断面大小、 设备布置及工程重要性， 测线数量可在二条测线布 置的基础上增至 3 -6条 见 图 2 6 a 5 . 1 . 2 测 量方法 a 顶底板移近和两帮移近 测量各测线两测点间的距离， 并填人表 A1 ， 见附录A 提示的附录 ; b 顶板下沉与底鼓 参见图2 ， 先在水平测线 a - b 位置拉直测线， 再用测量仪器测出顶部测点 c与 水平测线的垂直距离。。 ， 并填人表A1 ， 见附录A 提示的附录 。 将巷道顶底距离。 - d减去距离C - 。为底 鼓的观测值 。 - d; 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 MT / T 8 7 8 一 2 0 0 0 a 二 条侧钱 卫二 . _ 三_ 压 六条 侧妞 图 2 围岩表面位移测点布置 c 上帮或下帮位移， 在顶部测点c 挂垂线， 测量巷帮测点a或测点b与垂线的水平距离a - 。或b - o , 并填人表 A1 ， 见附录 A 提示的附录 。 5 . 2 围岩深部位移 5 . 2 . 1 测孔 布置 a 在同一观测断面中， 除底板外， 顶板及两帮应各布置一个测孔 见图3 。 根据需要， 可在其它有代 表性的位置或底 板增设 测孔。 a 矩形断 面 b 拱形断面 图 3 围岩深部位移测孔布置 h 测孔的深度和测孔内测点的数量应根据围岩的稳定性和巷道跨度等因素综合考虑确定， 但测孔 深度应火于巷道 的跨度 。 5 . 2 . 2测量 方法 按测量仪器的使用方法， 测量测孔内各测点的相对位移， 测量结果填人表 A2 ， 见附录A 提示的附 MT / T 8 7 8 一 2 0 0 0 录 。 5 . 3 锚杆轴力 锚固长度大于锚杆杆体有效长度的1 / 2 时， 使用测力锚杆测量锚杆的轴力; 其余短锚固长度的锚杆 轴力按接触压力测量方法测量 见5 . 4 . 2 , 5 . 3 . 1测力锚杆布置 根据具体工程中锚杆的安设位置， 在有代表性的位置安设测力锚杆。例如， 在巷道顶板的中部和边 角处。测力锚杆的规格应与工程中使用的锚杆规格相同， 并在安设位置取代普通锚杆. 5 . 3 . 2测 量方法 按测量仪器的使用方法测量测力锚杆上各测点的轴力， 并填人表 A3 ， 见附录A 提示的附录 。 5 . 4 接触压力 5 . 4 门测点布置 根据巷道支护形式、 支护结构及巷道断面大小确定测点的位置和数量。 巷道观测断面中顶部测点不 应少于 3个， 两帮测点各不少于 2 个。锚杆支护的巷道应适当增设测点。 5 . 4 . 2 测量方法 按测量仪器的使用方法侧量各侧点上的接触压力， 并填人表A4 ， 见附录A 提示的附录 。 5 . 5统计观测 观察测站内支架或锚杆的变形破坏状态， 按表2中规定的评判标准， 确定支架或锚杆的变形破坏指 数， 并填人表A 5 ， 见附录A 提示的附录 。 对于支架， 当顶梁与棚腿有不同的变形破坏指数时， 只记录变 形破坏指数最大值和所在部位. 表 2 支架或锚杆变形破坏指数评判标准 变形破坏指数 支护构件状态 1支架构件无变形或轻度变形， 无须整形可复用， 锚杆发挥正常作用， 无构件损坏 2支架构件变形明显， 回收后须整形方可复用， 锚杆脱扣或托盘破坏 3支架破坏， 出现严重扭曲和拆损， 无法修复使用， 摘杆杆体破断或锚固失效 6 测点安设与观测频率 6 . 飞测点 安设 各观测项目的测点应紧跟掘进迎头及时安设， 底板测点安设受掘进设备影响时， 应待设备移走后及 时安设测点。 测点安设后， 立即进行观测， 并将观测值填人记录表中， 并在记录表“ 备注” 中记录掘进迎头 处在测点位置时的日期。 6 . 2观测频率 测点安设后的观测频率由测量值的变化速度确定。巷道处在不同变形阶段的观测频率见表 3 e 表 3 测量频率 围 岩 表 面 位 移 速 度 mm / d 观侧频率 5 1 次 / d 1 5 1 次 / 2d U 1 一 2 次 / 1 4 d 了数据处 理 观测数据处理之前， 应对原始记录进行仔细核对， 删除因测量或记录失误、 测点更换等人为因素产 4 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 MT / r 8 7 8 一2 0 0 0 生的异常数据。需进行平均值计算或采用数理统计方法处理的数据必须用相同条件 「 测取的数据 7 . 1围岩 表面位移数 据处理 7 . 1 . 1 数据 计算 ， 围岩暴露时间 当测量断面在掘进工作面 2 m内安设测点时， 则该断面的测量累计天数即为围 岩暴露时间; 在掘进工作面后方一段距离处安设测点时， 则该测量断面的围岩暴露时间为测量累计天数 加上安设恻点时掘进迎头已推过测点位置的天数; 硬 围岩表面位移量 将各次测量读数减去其初次读数， 计算出各次测量的围岩表面位移量; 当测量 断面 在掘进工 作面后方一段距 离布置时 ， 该断 面每次测量得到 的位移 量应加上测 点安设时 围岩已经 产 生的位移值， 该位移值可以根据在掘进工作面安设的其它测点测得的位移值来确定; 。 位移速度 测量位移值除以相应的测量间隔时间 7 . 1 . 2数据处 理 a 掘进与稳定阶段的围岩表面位移观测数据按位移与围岩暴露时间 以下简称时间 的关系进行 处理。当围岩变形受采动影响时， 受影响范围内的数据按位移与测点断回采工作面水平距离 以下简称 距离 的 关系进 行处理 ; b 重点观测断面或有代表性观测断面的观测数据可在位移 U和速度 V与时间t 及位移U和速度 V与距离L坐标系中直接绘制各个观测断面位移变化曲线 见图 4 。多个测站的数据处理可采用数理 统计方法， 求位移I 1 和速度V随时间t 及距离 L变化的回归方程及其剩余标准差。回归分析中常用的 几种函数形式 见表 4 。 ︵勺谙日知侧姻的划 40肠30器即巧105 ，03530肠幼1510 ︵P洛趋︶卜侧暇娜攀 一 2 0 ︵是︶口脚划 -4 0 一 60 一 I 一u 一1 2 0 一 1 4 0 一1 6 0 100200 一 30 0 一4 0 0 ︵日.n肺划 一 6 00 J 掘进与稳定期间位移一时间关系曲线b 采动影响期间位移一距离关系曲线 图 4 围岩表面位移变化曲线示例 了 . 2 围岩深部位移数据处理 7 . 2 . 1 深部测 点相对位移计算 以测孔孔底测点为基准点， 计算各测点与基准点的相对位移。 当使用的多点位移计测取的测点读数变化量为测点与孔口的相对位移时， 将孔底测点与孔 口的相 对位移减 去各测点 相对孔口位移得到各测点 与基准点的相对位移。 MT / T 8 7 8 一 2 0 0 0 表 4常用回归分析 函数 函 数 类 型函 数 形 式常数变换 公 式线 性 函 数 v ‘ a b i双 曲 线 函 数土 a b 生口, b 1 、 ， 丫 l r二二 沈 对 数 函 数Y,, 干 b l g x ., b x 1 g x 刃 a b r 对 数 函 数v a l - b in .x l a, b x ’ 1 . a 十1 v a b x 指 数 函 数 石 v -- . , e 丁 ,, b ， ’ 1 n v -I / , a 1 n a b 兮 -b 厂- 丫 ‘ 。 ‘ 斗 b x 幕 函 数ya x “ a, b Y 1 4 Y 丫二I g x 11 ， 二I g a y a 6 x 7 . 2 . 2 深部位移数据处理 a 绘制测孔内各测点的相对位移S与时间t 和相对位移S与距离 1 . 的关系曲线 见图 5 ; 不 ︵昌斌肺划 一 一 - - 5 一S , _ 一_ __ 一一 _ 一S , 、 一 二二二幸止 ︵目..︶5娜划 罗 竺 二 二_ 代 护 奋犷 丁- - - - - - - - 一 时间 t d i t t , 距离 L m a 掘进与稳定期间位移一 时间关系曲线b 采动影响期间位移一 距离关系曲线 图 5 围岩深部位移变化曲线示例 、 、 在图 5中选择不同变形时期的几组代表性数据 如图 5 tt z , 1l z , l z ， 绘制相应的测点位移s 与测点深度 尺的关系曲线 见图 G 了 . 3锚杆轴 力数 据处 理 了3 . 1 锚杆轴力计算 按测力锚杆的仪器使用说明和轴力计算方法， 计算测力轴杆上各测点位置的轴力。 对于端头锚固锚 杆 ， 其轴力 等于锚杆托盘与围岩 表面的接触压力 。 7 . 3 - 2锚 杆轴力数据处理 测力锚杆轴力 数据处理方法与围岩深部位移 数据处理方法相同 见7 . 2 - 2 ， 只 需将围岩深部位移s mm 换成锚杆轴力F k N e 端头锚固 锚杆轴力数据按接触压力数据处理方法处理。 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 MT/ T 8 7 8 一 2 0 0 0 一\ ‘一\、\\ 二、\ 1、\ 、、\、、、 卜口\ ︵昌︶闰时转簇超 位 移 5 图 6 深部测点位移分布曲线示例 了 . 4接触压力 数据处理 7 . 4 . 1接触压 力计算 按所使用仪器的使用说明， 确定或换算各测点上的接触压力。 7 . 4 . 2接触压 力数据处理 a 由观测数据绘制观测断面上各测点 P, . P -P 3 . . . . . . 的接触压力 P与时间t 和接触压力 P与距 离 L的关 系曲线 见 图 7 二 - 一 二一二 沙 洲， 厂 I田 I 硕 书 月 努乡.一 距离 L m ‘ 掘进与稳定期间接触压力一 时间关系曲线b 采动影响期间接触压力一 距离关系曲线 图 7接触 压力变化 曲线示例 b 由观测数据绘制不同时期巷道支护接触压力分布曲线 见图8 . 了 . 5统计观测 数据处 理 统计观测数据处理可以以一条巷道或一个测站的数据为整体进行处理， 也可以按支架或锚杆在巷 道 中的变形破坏部 位分别处理。 了 . 5 . 1支架变 形破坏状 况统计 按式 1 计 算所有被统计观测的支架 中变形破坏 指数分别为 1 , 2 , 3的支架 所占的百分比 刀 2 护 产n 、 -1 m,X 1 0 0 . . ⋯ ⋯ 1 MT / T 7 一2 0 0 0 图 s 巷道支护接触压力分布 式中 K变形破坏指数为1 的支架所点的百分比 i 1 , 2 , 3 ; m变形破坏指数为i 的支架架数; m i , rn z , m3 变形破坏指数分别为 1 , 2 , 3的支架架数。 7 . 5 . 2锚杆支护 状况统计 a 锚杆 正常使用 的百分比 K} 月 2 n n 2 n ，X 1 0 0 式中 K 锚杆正常使用的百分比; ， ， 、 ， ， 6 , 1 1 3 变形破坏指数分别为 1 , 2 , 3 的锚杆根数。 b 锚 杆损坏 的百分 比 K, 1 0 0 一K, 式 中K,锚 杆损坏 的百分 比。 2 3 8 编写 报告 常规巷道矿山压力显现观测报告的编写内容主要包括 观测目的与项 目、 观测地点与时间、 测区地 质及生产条件、 测站与测点布置、 使用仪器、 观测结果与分析、 结论与建议等 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 MT / T 7 一 2 0 0 0 附录A 提示的附 录 数 据记录表格 各观测项 目的数据 记录表格见 附表 AI -A5 . 巷 道 名称 表 A工 围岩表面位移记录表 观 测 断 面 编 号 日期 a- b c - d 距 离 M m1t fu重 聋贡 份 注 “ 距离’， 一栏记录观侧断面距掘进工作面或回采工作面的距离; 在“ 备注’， 一栏中注明这两种距离. 巷 道 名 称 表 A2围岩深部位 移记录表 侧 量 断 面缩 号 侧 孔 号 日期 距 离 n 】 测点读值 ml n 备注 月日 12 3 45 678 MT/ T 8 7 8一 2 0 0 0 巷 道 名 称 表 A3 锚杆轴力记录表 观 测 断 面 编 号 测 力 锚 杆 号 日期 野 测点读值 k N 备注 月日 123 456789 注 l .“ 距离” 一栏记录观侧断面距掘进工作面或回采工作面的距离; 在“ 备注” 一栏中注明这两种距离 2 .“ 测点读值” 下方一栏的阿拉伯数字 1 , 2 ， 一， 8 为侧力锚杆上各测点编号。 巷 道 名 称 表 A4 接触压力记录表 观 测 断 面 编 号 期 } 距 离 侧点读值 k N 8 I 9 I 1 0 Pi -. I ’‘ 距离” 一栏记录观测断面距掘进迎头或回采工作面的距离; 在‘ 备注’， 一栏中注明这两种距离。 2 .“ 测点读值” 「方一栏的阿拉伯数字 1 , 2 . . . . ， 1 0 为观测断面上各测点编号。 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 MT / T 8 7 8 一2 0 0 0 巷 道 名 称 表 A 5 统计观测记录表 测 站 编 号 [ ] 月 期 I I 距 离 n il 支 架 或 锚 杆 编 号 备 注l234 557 指 数部 位 指 数 部 位 指 数部 位指 数部 位指 数部 位指 数部 位指 数部 位 一 {一 注卜 “ 指数” 系拾变形破坏指数广部位” 一栏填写“ 顶” 、 “ 左帮” 或“ 右帮” ， 对于支架也可填写“ 整架” 。 2 .“ 距离” 一栏记录观测断面距掘进迎头或回采工作面的距离， 在“ 备注” 一栏中注明这两种距离.