白海军,张东华,张玉江,郑 哲

(1. 国家能源投资集团国神集团上榆泉煤矿,山西 河曲 036500;2.太原理工大学 矿业工程学院,太原 030024)

巷道的围岩破坏范围是巷道支护安全需要首先考虑的问题,围岩破坏范围的准确测量对支护设计非常重要[1-3]。巷道表面围岩的破坏产生围岩松动圈。巷道开挖后煤岩层的原始应力进行重新分布,巷道表面围岩受力由原来的三向应力逐渐变化为接近两向应力,巷道围岩的径向应力在接近巷道壁的过程中逐渐减小。同时,在巷道周边的切向应力则会集中。巷道表面的应力集中对受采动影响的岩石产生不利影响,应力集中区逐渐向围岩深部转移,进而在应力集中区至巷道边界区域形成一个塑性区,也就是巷道松动圈范围。

董方庭等[4-6]于1985年提出围岩松动圈理论,将围岩松动圈尺寸作为围岩分类指标,进而选用不同的支护设计。随着岩石力学的逐步发展,松动圈范围的测试不仅应用于巷道支护,也应用于隧道、大坝、建筑物、瓦斯抽放的封孔深度和煤层注水等。综上所述,准确测定巷道围岩松动圈在巷道支护和瓦斯抽放、煤层注水及瓦斯压力测定等的封孔过程中具有重要作用,是围岩支护中的一个重要工序。围岩内部的应力状态很难通过理论准确地计算出来,通过设备进行直接测试是一个重要的辅助手段[7-10]。

1 围岩松动圈测试原理

测量围岩松动圈的方法有超声波速测法、地震测法、电阻率法、孔内摄像法等。……