69巻 779号
日
本
鉱
業
会
誌
昭 和82年5月
151論 説 及 び 報 告
盤 圧 受圧器 に よ る坑 内 崩 落或 は
落盤 の危 險 の予 知 測定 につ い て*
正 会 員
鈴
木
光**
On the Presage
of Collapse
Around
the Underground
Cavity
by the Rock Pressure
Measurement.
Ko SUZUKI
In this paper, the auther describes on the possibility of presage the collapse around the underground cavity by the rock pressure measurement.
For the measurement of the variation of rock pressure, the weighing cell is used. The cell consists of the wire strain gauges fixed on the tuff ,which is covered with the cement mortar.
As the preliminary test of the measurement, the concrete test brock having a weighing cell in the midst of it was compressed. The results are shown in fig. 1 and 2. For the measurement of strain, the strain meter was used.
The measurements were performed at the Kamishi Mine,where a large collapse occured on March 30 and 31, 1952, and it was imagined that some accompanying collapse will occur.
In fig.4 is shown the boundary of the collapse. The positions of the weighing cells are shown , in fig. 5 and 6. The results of the rock pressure variation are shown in fig.7 and 8. No.1 and 4 weighing cells were used for the measurement of horizontal component, land the other cells were of vertical component.
From the results of fig. 7, 8 and of the phenomena obserued by mine workers, it is recogrized that it is possible to pressage the danger of the collapse by the long-dated measurement of the rock pressure
varia-tion. 1.緒 言
筆者 は先 に抵抗線 歪計 を応用 した盤圧受圧器に よる切
羽 盤 圧変化 の測定 に就て記述 した1)。
若 し坑内 に崩 落 或
い は落盤 の危 険個所が存在 ずる とせばその周囲の,或 い
はその岩盤 の盤圧は以前 の安定な時の状 態に比 し何等か
変化 を生 じてい る筈であ るか ら,歪 計が岩盤 内に埋設 さ
れ てい た とずれ ば,そ の歪 計の抵 抗変化 を測定 しつづけ
るこ とによ り崩落或いは落盤 の予 知が可能であつて もよ
い筈であ る。
筆者 は幸 に もか ゝる測定 を実施す る機会にめ ぐまれ,
そ の予 知 に或 程 度 貢献 す る こ とが 出 来 た と信 ず る ので こ ゝに そ の 測 定法 と測定 結 果 の一 部 を関 係 会 社 並 び に 現 場 担 当 者 の 了 解 を得 て報 告 ずる。 2.盤 圧 受 圧 器 歪 測 定 器 並 び に 受 圧 器 の 圧 縮 試 験 坑 内 空 洞 の周 囲 の岩盤 内 に埋 設 ずる受 圧器 の構 造 に就 て は 既 に 記 述 した2'。使 用 せ る ス トレ ン ・ゲ ー ジは ゲ ー ジ長17mm,抵 抗1402,3タ ー ンで あ る。第1図 は受 圧 器 を 直径20cm,高 さ40cmの 認 ン ク リー ト円桂 の 申 央 部 に 埋 設 せ る も のを アム ス ラ ー試 験 機 で圧 縮 試 験 を行 つ た 時 の縮 みΔLと 加 え られ た全 荷 重 の関 係 を示 ず。 コ ンク リー ト成 分 は セ メ ン ト1,砂2,砂 利4,水0.6 の 割 合(い ず れ も重 量 匙)で 砂 利 の節 別 は50∼40mm, 20%;40∼30mm,20%;30∼20mm,30%;20∼10mm, 20%;10∼5mm,10%で あ る。試 験 な水 中養 生20日 *昭 利28年3月 受 理 **東 京 大 学 助 教 授 鉱 山学 教 室 1) 旧本 鉱 業 会 誌, 昭 和28年3月 号 2)1)に 同 じ(3)
第 1 図 間 の直 後 に行 い,縮 み は ダイ ヤ ル ・ゲ ー ジ を供 試 体 を次爽 ん で各 々反 対 側 に1個 ず つ 計2個 設 け て 同 時 に 測定 し, そ の平 均 値 を採 つ た。第2図 は ダイ ヤ ル ・ゲ ー ジ よ り求 め た コ ンク リー ト供 試 体 の歪 み と歪 測 定 器 の抵 抗 変 化 との 関 係 を示 し,ほ ゞ直線 的 加 関係 に あ るこ とが 窺 われ る。 この試 験 に よ り,受 圧器 の受 け る歪 を 測定 ず るこ とに よ つ て盤 圧変 化 を 推 測 し得 る こ とが 理 解 され る。 第3図 は 受 圧器 に使 用 せ る歪 計 の歪 とNo.2歪 測 定 器 の 目盛r2と の関 係 を示 ず。 図 に よれ ばr21目 盛 の 変 化 は ほ ゞΔL/L =4.68×10-5を こ 相 当 する こ とが わ か る。 現 場 測 定 には初 め こ の 測 定 器 を使 用 し な 。
第 2 図
第 3 図
5崩 落或 いは落盤 危険区域の概況 とそ の盤
圧変化の予知並 びに受圧器の埋設法
K鉱 山 新 山坑 内 の 昭和27年3月 中 旬 当 時 の状 況 は 附 図 の 如 くで坑 内 は相 当 な 広 さの空 洞 を形 成 して い た 。 と ころ が 同 年3月30日 及 び31日 に突 如 そ の 被覆 岩 は崩 落 を生 じた 。第4図 は500m坑 平 面図 で崩 落直 後 め 状 況 を示 し,点 線 は500m坑 踏前 下 に存 在 す る採 掘 跡 察 洞 の 周辺 を 示 す 。N90よ りN110立 入 に至 る範 囲 の踏 前 も第4図 及 び5図 よ り明 か な如 く,そ の下 方 は採 掘 跡 空 洞 を形 成 し,上 方 に 分 布 荷 重 を有 ずる梁 の如 き状 態 を 呈 す る に至 つ た 。そ こ で筆 者 は図 示 せ る 個所 に深 さ1 m,直 径6cmの 垂 直 孔 を うが ち,Gvゲ ー ジ3)の 方 向 が 崩 落 境 界 方 向即 ち図 でAB方 向 を 向 く如 く,又Gkゲ ー ジは踏 前 面 に 対 し垂 直 に な る 如 くNo.1受 圧器 を挿 入 し,受 圧 器 と穿 孔 との室 隙 は セ メ ン トモ ル タル(砂1/ 第 4 図(4)
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セメ ン ト1)を 以 て密閉 した。即 ち若 しこの踏 前が上部
堆積鉱石 の荷重 に堪え難 くなればその上面 にはAB方
向
に引張 応力を生ず る筈であ るか ら引張歪 を測定 すること
に よ つ て踏 前 崩 落 の 危 険性 を判 断 し よ うと試 み たわ け であ る。 S40よ り0号 立 入 に至 る範 囲 の踏 前 もそ の下 部 は採 掘 室 洞 で あ る為 め に,あ た か も上 方 に 重 い 分布 荷重 を有 す る両 端 固 定 梁 の如 き状 態 を呈 す るに至 つ た。 よっ て第6図 に 示 す如 くNo.2 受 圧 器 をS20立 入 の側 壁 にGジ ゲ ー ジー は ほ ゞ 垂 直 方 向 に,Gh ゲ ー ジは水 平 よ りや ゝ下 向 きに 第5図(a) 第5図(b) 埋 設 し4),上 部 の堆 積 鉱 石 に よ り踏 前 の受 け る歪 の 変 化 を測 定 す る こ と とし た。 さ らに450m坑N40立 入上 部 に残 存 する鉱 柱 の垂 直 方 第6図(a)第6図(b)
向 或 い は 水 平 方 向 の歪 変 化 を 測定 す るこ とに よ りそ の上 部 並 び に周 囲 に 堆 積 す る鉱 石 の移 動 を推 測 す る こ と と し No.2受 圧 器 と同 榛No.3受 圧器 を埋 設 した 。 以 上3本 の 受 圧器 に よ り測 定 を行 つ て い た の であ るが 次節 で説 明 す る如 く,こ の測 定 法 が 崩 落 或 い は落 盤 の危 険 の予 知 に 貢 獄 し得 る こ とが判 明 せ る為 さ らに受 圧 器 を埋 設 す る こ とと しNo.4乱 はS20立 入 の踏 前 下 方10m の深 さに,G.ゲ ー ジは立 入方 向に,Gkゲ ー ジは垂 直 方 向 に 向 け,No.5は.830立 入 側 壁 に,。No.6はS10側 壁 に,い ず れ も垂 直 方 向 の 盤 圧変 化 を 測 定 し得 る如 く埋設 した。 4.盤 圧 変 化 の 測 定 記 録 No.1受 圧 器 を埋 設 せ る踏前 は前 述 の 如 く両 翼 及 び一 端 を固 定 され 上 方 に 分 布 荷重 を 有 す る梁 の 如 き状態 を呈 して いる の で4月 下 旬 受 圧器 を埋 設 し,同 月28日 よ り 測 定 を 開始 した 。第7図 に よれ ば埋 設 後 間 もな く変 化 が 顕 れ て い るが5月 中 旬 よ りはr2目 盛 に徐 々に 増 加 し, 16,21友 び30日 に お け る増 加 は 微 弱 で は あ る炉 踏 前 表 面 に張 力 の作 用 してい る こ とを明 瞭 に 示 して い る。 そ の こ ろ測 点 附近 の 上盤 に は亀 裂 が 発 達 し,'微 弱 な山 鳴 り も しば しば 聞 か れ るに至 つ た 。 そ こ で31日 に至 り危 険 区 域 の上 盤 を発 破 に よ り人 工 的 に崩 落 せ しめ た 。 そ の際 落 石 に よ り受 圧 器 ケ ー ブル は 切 断 され た 為,以 後 の 測定 は不 能 となつ た 。 450m坑N40中 段 のNo.3受 圧 器 は鉱 柱 垂 直 方 向 荷 重 の変 化 を 主 と して 測定 せ ん と試 み た もの で堆 積 鉱 石 が 移 動 す れ ば そ の受 け る荷重 も変 化す る も の と 考 え られ る。 こ の受 圧 器 は 比 較 的 変 化 少 く経 過 して い た が5月29 日頃 よ りr2目 盛 は次 第 に 減 少 す るに 至 つ た。 500m坑S20側 壁 のNo.2受 圧器 も同 様 主 として 垂 直 方 向盤 圧 の変 化 を測 定 せ ん と試 み た 秀の で あ るが,こ の 受 圧器 は相 当 激 し く変化 し5月21日 以 降 は急 激 に 盤 圧 増 加 を 示 す に 至 つ た 。No.3も 前 述 の如 くそ の後8日 に して同 様 盤 圧 増 加 を示 した 。 こ の二 つ の記 録 よ りS20立 入 附近 の 上 部 に は 堆 積 す る 鉱 石 が 次 第 に 増 加 しつ ゝあ る と推 理 す る こ と が 出 来 よ う。 そ して この 推理 の正 当 さ を裏 付 け るが 如 く,450m 3) 1)に 同 じ 4) セ メ ン ト ・ モ ル タ ル 注 入 の 必 要 上 穿 孔 は7° 前 後 下 向 き に 傾 斜 して い る 。第 7 図
坑S40乃 至0号 立 入 上 方 の採 掘 跡 空 洞 に は そ の 周 辺 よ り転 落 し来 る破 砕 鉱 石 が 次第 に増 加 し6月1日 よ り10 日に 至 る間 に は そ の室 洞 の上 隅 辺 よ り落 盤 を も生 ず るに 至 つ た 。 然 もNo.3受 圧器 は6月16日 に 至 りつ い に 断 線 し其 後 の 測 定 は 不能 となつ た 。然 る にNo.2の 測 定 器 目盛r2は13日 に 至 り急 に 増 加 し踏 前 の受 け る荷 重 の 減 少 せ る こ とを 示 した 。其 後 多 少 の増 減 はあ つ た が 大 な る変 化 な く経 過 し,他 方 採掘 跡 室 洞 上 隅辺 よ り生 ず る 落 盤 や 周 囲 の 鉱 石 の 転 落 も殆 ん ど停 止 ずるに 至 つ た 。 500m坑S40よ り0号 立 入 に 至 る 間 の鉱 体 は 依 然 と して そ の 上 方 よ り 相 当 の荷 重 を受 け て い るの で,此 の 他 に さ らに 多 くの受 圧 器 を 埋設 し, そ の 各受 圧 器 の受 け る変 化 よ り総 合 的 に こ の踏 前 の崩 落 に 対 す る危 険 性 を予 知 す る こ と と した。 即 ち 図 に 示 す 如 くNo.4をS20立 入 の踏 前 下 10mの 深 さに 踏 前 の水 平 方 向 の 盤 圧 の変 化 を 測 定 出 来 る如 く,叉 No.5及 びNo.6は それ ぞ れS30 及 びS10立 入 の側 壁 に,垂 直 方 向 の盤 圧 の変 化 を測 定 出来 る如 く 7月23日 に 埋 設 を行 つ た 。 以 上4個 の受 圧 器 は若 し踏前 の 受 け る荷 重 が 増 加 す る時 はr2は 減 少 し,又 荷 重 が 軽減 せ る時 はr2 は 増 加 ず る如 く埋 設 され て い る の であ るが,そ の 測定 記 録 は図 よ り 明 か な如 くい ず れ も同 様 な傾 向 の 変 化 を示 して い る。 500m坑N90,N110立 入 間 に は 立 入方 向 と殆 ん ど平 行 す る亀 裂 を 発 生 して い た が,そ れ が 日時 の経 過 に伴 い 次第 に 拡大 し,し ば しば 山 鳴 を も伴 い つ ゝあつ た こ と,さ らに6.月10日 頃N120,N130に 噺 亀裂 を 生 じ,こ れ が 滑 りを 生 じ て 落 付 か ず,そ の結 果470m冠 に も亀 裂 を生 じて来 た こ と,其 他 の 理 由 に よ り第4図 の鎖 線 で 示 せ る 区 域 を12月7日 午 前3時 に 大 発 破 を実 施 し人 工 的に 崩 落 せ しめ た 。第8図 はNo.3測 定 器 に よ り 測 定 せ る11月10日 以 後 の各 受 圧 器 の 受 け た歪 変 化 の 経 過 を示 ず。 図 でNo.2及 びNo. 5受 圧器 は殆 ん ど変 化 は見 られ な い がN120附 近 に 埋 設 せ るNo.7は11月20日 頃 よ り相 当 な変 化 を示 し,測 点 附 近 に お い て は 上 述 の如 く亀 裂 の拡 大,山 鳴 が 伴 わ れ 第8図(a)69巻 779号
