巷道围岩变形监测技术应用分析

赵森 张仰龙 张业振

新安煤业公司

山东省济宁市微山县留庄镇

邮编:270000

摘要：巷道围岩变形监测是保障矿山和隧道工程安全的重要手段,通过实时采集围岩的位移、应力等数据，技术人员能够准确掌握围岩的动态变化，及时识别潜在风险。现代监测技术结合自动化设备和智能分析系统，显著提升了数据采集的效率和准确性，为工程决策提供可靠依据。

关键词：巷道围岩变形;监测技术;应用

引言

巷道围岩变形监测技术的应用，有效弥补了传统人工监测的不足。自动化监测系统可以连续记录围岩的多项指标，减少人为误差，提高监测的全面性。监测数据与预警系统的联动，使工程人员能够快速响应异常情况，避免事故发生，为工程安全提供了有力支持。

1巷道围岩变形监测技术分析

1.1接触式位移监测技术

接触式位移监测技术依靠监测构件与巷道围岩表面直接接触的方式开展工作，该类技术在矿山巷道监测领域应用较为广泛。开展监测作业时，将监测器件固定安装在巷道顶板、两帮以及底板的围岩测点位置，器件跟随围岩产生的位移同步发生状态变化，以此获取围岩位移变化信息。监测过程中可以对巷道不同部位的收敛位移进行采集，覆盖顶板下沉、两帮移近、底板鼓起等常规监测项目。技术实施流程包含测点打孔、设备固定安装、定期现场读数记录等作业环节，作业人员按照既定周期前往巷道现场完成信息采集工作。

1.2非接触式光学监测技术

非接触式光学监测技术依托光学成像相关原理完成巷道围岩变形信息获取，设备不需要和巷道围岩岩体发生实体接触。开展监测作业时，将光学监测设备布置在巷道内合适位置，通过成像采集的方式记录巷道围岩表面形态，对不同时期采集的影像信息开展比对处理，从中提取围岩位置变化相关信息。该技术能够同时覆盖巷道大范围区域，同步采集顶板、巷帮多处位置的围岩形态信息，完成巷道整体表面形态的记录工作。现场作业以设备架设调试为主，完成布设之后便可开展连续的影像采集工作。

1.3自动化传感实时监测技术

自动化传感实时监测技术依托各类传感元件完成巷道围岩变形信息的自动采集与传输。按照现场施工要求将传感元件埋置或者固定于巷道围岩相应测点，传感元件可以持续感知围岩产生的位移变化，自动生成对应的监测信号。配套传输装置将采集到的信号向外输送，实现井下测点到地面终端的信息传递，不需要作业人员频繁到达测点位置开展人工读数。地面终端持续接收来自井下的监测信息，完成信息存储整理工作，实现对巷道围岩状态的不间断跟踪记录。

2巷道围岩变形监测技术应用

2.1掘进工作面围岩变形监测

掘进工作面围岩变形监测围绕巷道掘进作业开展全过程监测工作，紧跟巷道掘进施工节奏布置各类监测设备，在掘进作业推进的同时采集围岩变形相关信息。监测工作覆盖掘进工作面周边的顶板、巷帮以及底板区域，跟踪掘进扰动作用下围岩产生的变形发展过程。根据现场实际条件选用适配的监测技术手段，完成测点安装布设之后跟随掘进进度持续开展信息采集，记录掘进作业不同阶段围岩的变化情况。监测作业贴合掘进施工的工序安排，配合现场施工节奏开展信息记录，所获取的监测内容能够反映掘进扰动阶段围岩的发展特征。依托监测得到的信息掌握掘进过程中围岩的变化规律，为掘进阶段巷道围岩管理工作提供相应的参考依据。

2.2采动影响区巷道变形监测

采动影响区巷道变形监测针对受回采作业扰动的巷道开展监测作业，回采带来的应力传递会对周边巷道围岩产生作用，监测工作用以捕捉该过程下围岩的变形发展情况。结合采区布置情况在受扰动巷道的关键位置布设监测测点，选用适配的监测设备持续采集围岩位移信息，记录回采作业推进全过程巷道围岩的变化状态。监测作业覆盖采动影响的完整周期，从扰动初期直至扰动趋于稳定的全过程开展信息采集。通过监测获取不同阶段巷道围岩的变形发展特征，梳理回采扰动和巷道围岩变形之间的对应关系。采集的监测资料能够支撑采动影响区域巷道的围岩管控，为该区域巷道的维护管理提供基础参考。

2.3深部高应力巷道变形监测

深部高应力巷道变形监测针对埋深大、地应力水平较高的巷道开展围岩信息采集，深部环境下地应力条件复杂，围岩会呈现特有的变形发展特征。结合巷道实际地质条件选取合适的监测技术，在巷道顶板、两帮等重点部位完成监测测点布设，对围岩多部位的变形情况开展同步监测。监测作业持续开展，跟踪记录高应力环境之下围岩随时间产生的变形发展过程，完整收集巷道不同阶段的变形信息。监测内容可以呈现深部巷道围岩的整体变化特征，反映高应力条件下围岩的发展演化过程。

3巷道围岩变形监测技术实施案例分析

3.1工程概况与监测布置

山阳煤矿3505综采工作面巷道采用双巷掘进方式布置，两巷周边均为实体煤层。受地质构造及水平地应力影响，巷道在掘进过程中两帮收缩变形显著，底板底鼓严重。为控制围岩变形，采用水力压裂切顶卸压工艺，通过在3505工作面煤壁侧超前段和轨道巷煤柱侧实施切顶卸压，减小回采期间超前支撑压力对保护煤柱的破坏，降低巷道变形。监测布置采用多点位移计、激光测距仪和毫米波雷达测距传感器，分别在顶板中线位置、煤体侧帮部腰线位置及底板关键部位布设测点。顶板监测点间距为2米，帮部监测点间距为1.5米，底板监测点间距为3米，共计布设顶板监测点12个、帮部监测点16个、底板监测点8个。

3.2现场监测实施过程

监测实施过程中，首先对巷道围岩表面进行清理，确保测点安装位置平整。激光测距仪通过调平基座固定在测量支架上，测量支架沿槽道水平移动调整位置，激光定向仪进行空间定位，保证每次测量的原点处于三维空间同一直线上。毫米波雷达测距传感器与多点离层监测仪耦合安装，锚爪固定在锚杆有效锚固区域，监测围岩支护范围内的变形量。监测数据包括顶板变形量、底鼓量及变形速率，顶板变形量监测范围为0-500毫米，底鼓量监测范围为0-300毫米，变形速率监测精度为0.01毫米/小时。监测系统自动记录数据并上传至云端平台，地面分析人员通过远程终端实时查看数据，对异常变化进行标记并生成预警报告。

3.3监测结果分析与工程启示

监测结果显示，顶板变形量在回采期间最大达到320毫米，底鼓量最大达到180毫米，变形速率峰值分别为0.15毫米/小时和0.08毫米/小时。通过数据分析，顶板变形主要集中在煤壁侧超前段，底鼓变形集中在轨道巷煤柱侧，表明切顶卸压工艺有效降低了应力集中区域。监测数据与支护参数对比分析表明，锚杆受力均匀性提升23%，锚索预紧力损失率降低15%，支护参数优化后围岩稳定性显著增强。工程启示包括：通过实时监测可精准识别围岩变形关键部位，为支护参数动态调整提供依据；毫米波雷达与多点离层耦合监测技术可同时获取变形量、变形速率及具体位置信息，避免传统监测方法的滞后性；切顶卸压工艺结合动态监测可实现对围岩应力场的精准调控，为类似深部软岩巷道控制提供技术参考。

结束语

巷道围岩变形监测技术的持续优化，为工程安全管理提供了高效工具。随着技术的普及，围岩变形的预测和控制能力不断提升，为各类地下工程的安全运行奠定了坚实基础。这一技术的应用，体现了工程监测领域的进步，也为类似工程问题的解决积累了宝贵经验。

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