[發明專利]一種基于巷道承載結構的錨桿支護參數確定方法

有效

• 申請號: 201310130339.9
• 申請日: 2013-04-16
• 公開（公告）號: CN103195453A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發明（設計）人: 張益東;李晉平;王東飛;季明;王強;王悅平;程亮;巫林平;高林生;倪杰;陳翔鵠;鄧改革;張凱;方江
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: E21D20/00
• 分類號: E21D20/00
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 程化銘

技術領域

本發明涉及一種基于巷道承載結構的錨桿支護參數確定方法，尤其適用于地下工程中巷道錨桿的支護設計。

背景技術

工程中，為了提高錨桿對巷道支護的效果，降低巷道錨桿的支護成本，需要對錨桿支護的參數進行設計。目前，國內沿用的確定錨桿支護參數方法，主要應用懸吊、組合梁、加固拱、圍巖松動圈、最大水平應力理論等理論，并輔以工程類比進行計算，這些均是針對一般巷道提出的，往往確定方法存在很大的模糊性和不確定性，設計周期長，可操作性不強；技術上的科學性、經濟上的合理性缺乏相應的技術支持。為解決現有錨桿支護參數確定方法的依據及可靠性存在的模糊性和不確定性，并使之具有較強的可操作性、較廣的適用性及經濟合理性，是現場急需解決的一大問題。

發明內容

技術問題：本發明的目的是針對已有技術中存在的問題，提供一種方法簡單、可操作性強、錨桿支護參數準確的基于巷道承載結構的錨桿支護參數確定方法。

技術方案：本發明的基于巷道承載結構的錨桿支護參數確定方法，包括如下步驟：

（1）根據巷道圍巖物理力學性質、賦存條件以及地應力狀況，得到巷道圍巖的圍壓P₀；

（2）根據巷道所需斷面形狀及尺寸、圍巖的應力狀態及工程實際情況，建立承載結構力學模型；

（3）確定不同支護方案并計算對應的錨桿軸力：

a?根據巷道位置，取動壓系數f取值范圍在1~3，當巷道不受采動影響時，動壓系數f=1，當巷道為回采巷道受采動影響時，動壓系數f>1；

b?選擇1.8m、2.0m、2.2m、2.4m、2.6?m、2.8?m、3.0?m不同尺寸的錨桿長度；選擇間距與排距均為600mm、800mm、1000mm、1200mm，將所選的不同錨桿長度、錨桿間排距進行排列組合，建立28組方案；

c?按下式計算出每組方案中相應的錨桿最小軸力：

式中：F—錨桿軸力/kN,

??????P₀—圍壓/MPa,

??????k—殘余抗剪強度系數,

??????σ_θ—錨桿承載結構徑向應力/MPa,

??????S₁—承載結構外圈6的長/短半軸長/m,

S₂—承載結構內圈7的長/短半軸長/m,

φ—錨桿承載結構的內摩擦角，

C_s—錨桿承載結構的內聚力/MPa,

n—錨桿數目,

F—錨桿軸力/kN,

r—錨桿排距/m,

h—巷道斷面內錨桿支護范圍/m；

（4）根據現場施工條件，選擇出適合現場施工條件的多組方案，根據經濟比較，確定選用錨桿的間排距、長度、直徑，選擇出多組方案中的最優的一組方案；

（5）按常規根據地質條件和巷道斷面形狀及尺寸對錨桿的安裝角、錨桿支護附件及錨索的參數進行設計；

（6）根據選擇的最優一組方案按常規技術對巷道進行支護，支護中對巷道圍巖進行動態監測，反饋數據，分析并對最優方案進行修正、優化，指導調整后續巷道的支護，直至巷道支護完成。

有益效果：本發明基于錨桿與巷道圍巖形成的承載結構，確定巷道錨桿支護參數。通過全新的巷道支護設計理念及方法，經選定方案的軸力確定基礎參數中錨桿材料及直徑大小。本發明突破了現有方法的局限性，具有科學性、合理性，可操作性強，可開發基于巷道承載結構的錨桿支護設計軟件。結合錨桿支護的相關理論及錨桿與圍巖的相互作用，基于巷道錨桿支護后巷道圍巖內部形成的承載結構，確定科學、可靠、實用、經濟、操作簡單的錨桿支護參數確定方法。可解決現有錨桿支護方法的周期長、可操作性不強等問題。其方法簡單，實用經濟，可操作性強，大幅度縮短了巷道設計周期，在本技術領域內具有廣泛的實用性。

附圖說明

圖1為?“錨桿—圍巖”承載結構范圍及位置示意圖；

圖2為本發明承載結構力學模型簡化示意圖；

圖3為本發明基于巷道承載結構的錨桿支護的設計流程圖。