[發明專利]一種強礦壓巷道支護設計方法

有效

• 申請號: 201310745951.7
• 申請日: 2013-12-30
• 公開（公告）號: CN103742177A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發明（設計）人: 王金安;謝俊文;盧熹;上官科峰;李鵬波;楊世杰
• 申請（專利權）人: 北京科技大學;華亭煤業集團有限責任公司
• 主分類號: E21D21/00
• 分類號: E21D21/00
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 皋吉甫

技術領域

本發明涉及技術領域為煤礦安全領域包括其他地下深部作業安全領域，具體涉及一種存在沖擊地壓危險巷道的支護設計方法。

背景技術

煤礦及其他金屬礦巷道支護一般分為組合梁理論、冒落拱理論、組合拱理論和松動圈理論等。

一般來說在礦區實踐當中，都分別采用一種或幾種理論結合礦區實際來做支護設計，上述理論都在一定情況下才適用，卻很少考慮到強礦壓存在的狀況。因而需要對強礦壓巷道的支護設計做一定的改進。而如“煤礦深部全煤巷道沖擊地壓解危方法”（申請號/專利號：200910242246）等方法，涉及到了金屬網及W型鋼帶等支護件，但對錨桿、索聯合支護涉及較少。

通過存在強礦壓危險的某煤礦實踐表明，傳統的巷道支護設計存在一定的問題，在掘進巷道采用錨桿-錨索聯合支護，但在使用過程中錨索斷裂和錨桿退錨的現象十分明顯，因而我們提出了針對沖擊危險性巷道的改進的支護設計方法。

發明內容

針對強礦壓巷道錨桿退錨、錨索斷裂的情況，提出了減小錨索長度增加錨桿長度的調整策略。

適當加大錨桿長度以取得更好的支護效果。建議錨桿長度從2.4m增加到2.8m，以深入圍巖塑性區范圍內。

把錨索長度從7.3m減小到6.5m，可以有效提高支護效果。一方面錨索6.5m，已經布置在巷道頂板的塑性區范圍內，另外一方面，適當減小錨索長度，有利于減弱錨索所承受的應變能和系統動能，進而和錨桿形成較好匹配，減少斷裂的趨勢。長短結合，能有效地提高圍巖的穩定程度。同時，錨索支護作為一種高承載力的支護手段，也能減輕巷旁壓力。具體參數如下：

錨桿桿體為直徑22＃螺紋鋼，桿尾為螺紋M24的高強高預應力讓均壓錨桿，桿體材料為Q500礦用高強螺紋鋼，屈服強度19噸，最大抗拉強度26噸。錨桿間距為700mm，排距800mm，運輸順槽每排8根錨桿，材料順槽每排6根，靠近兩幫的兩根錨桿與鉛垂線呈60°角，其它錨桿與巷頂輪廓線垂直。每根錨桿使用一支K2335和四支Z2360樹脂藥卷，全長錨固。

錨索采用1×19股22高強度低松弛鳥窩讓壓錨索。錨索間排距為1000×800mm，采用一支K2335和兩支Z2360樹脂藥卷錨固，錨索三花型布置（即：每兩排2根1根交錯布置）。

同時需要增加讓壓托盤、托梁及金屬網等附屬結構。讓壓托盤采用300×300×16mm拱形調心托盤；采用網孔為50×50mm菱形金屬網，規格為2800×900mm；采用Ф16mm圓鋼焊制的寬度80mm，長2500mm的4孔鋼筋托梁。

附圖說明

圖1不同因素下巷道兩幫及頂底板收斂級差分析

圖2巷道長短錨索速度示意圖

圖3巷道長短錨索位移示意圖

圖4巷道支護斷面圖

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例并配合附圖，對本發明進一步詳細說明。

首先，從原理上對錨索和錨桿的受力情況進行分析

（一）錨索的調整

隨著拉伸應力的增加，錨索軸力逐漸呈現線性增長，并在端部承受最大軸力。從圖1中可以看出，巷道圍巖位移量對錨索長度不敏感，因此適當縮小錨索長度在理論上對圍巖位移量不造成影響，而只需考慮錨索本身的性質。以下分兩種角度來考慮。

（1）從動能角度分析，假設有長短兩種錨索，L₁>L₂，因為巷道圍巖周邊梯度增強和邊界放大效應等的影響，錨索沿長度方向形成不同的質點速度。如圖2所示。

此時錨索上的質點Δm動能為

12Δmv2---(1)]]>

速度曲線為v(l)。因而錨索系統動能為