[發明專利]基于彈性地基梁的矩形巷道擠壓流動性底臌防治方法

有效

• 申請號: 201410279819.6
• 申請日: 2014-06-21
• 公開（公告）號: CN104018847A
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發明（設計）人: 于遠祥
• 申請（專利權）人: 西安科技大學
• 主分類號: E21D11/00
• 分類號: E21D11/00
• 代理公司: 西安創知專利事務所 61213
• 代理人: 景麗娜

1.一種基于彈性地基梁的矩形巷道擠壓流動性底臌防治方法，其特征在于：沿巷道縱向延伸方向由前至后分多個節段對需進行底臌災害防治的巷道進行開挖及巷道圍巖支護施工，需進行底臌災害防治的巷道為橫斷面為矩形的矩形巷道(1)，多個所述節段的開挖及巷道圍巖支護施工方法均相同；對于任一節段進行開挖及巷道圍巖支護施工時，包括以下步驟：

步驟一、巷道開挖：對當前所施工節段進行開挖；

步驟二、圍巖基本力學參數確定：通過對現場所取巖樣進行室內試驗，對步驟一中開挖后當前所施工節段的圍巖基本力學參數進行測試，并對測試結果進行同步記錄；

步驟三、巷道支護方案確定：所采用的巷道支護方案為沿巷道延伸方向由前至后布設在矩形巷道(1)內的多個巷道支護單元，多個所述巷道支護單元的結構均相同；

所述巷道支護單元包括布設在矩形巷道(1)頂板上的頂板支護體系、布設在矩形巷道(1)底板上的底板支護體系和布設在矩形巷道(1)左右兩側巷道幫上的巷道幫部支護體系，所述頂板支護體系、所述底板支護體系和所述巷道幫部支護體系均布設在同一巷道斷面上；對所述巷道支護方案進行確定時，需對所述頂板支護體系、所述底板支護體系和所述巷道幫部支護體系的支護結構分別進行確定，且確定過程如下：

對所述頂板支護體系所采用的支護結構進行確定時，根據步驟二中所確定的圍巖基本力學參數，確定當前所施工節段的頂板支護體系所采用的支護結構；

對所述巷道幫部支護體系和所述底板支護體系的支護結構進行確定時，其確定過程如下：

步驟301、巷幫極限平衡區寬度確定：根據公式-b·k1γH2x0{x0[e-λx02λ(sinλx0-cosλx0)+12λ]-x02λe-λx0·(sinλx0-cosλx0)-12λ2sinλx0·e-λx0}-b·γH4λ[12λ-]]>e-λh2λ(cosλh-sinλh)]-b·(k1-1)γH2·e-λh2λ(sinλh-cosλh+12λ)+b·(k1-1)γH4λ·e-λh(sinλh-cosλh+12λ2·]]>sinλh·e-λh)-b·h·τ=0---(1),]]>計算得出巷幫極限平衡區寬度x₀且其單位為m；式(1)中，H為當前所施工節段的埋深且其單位為m，k₁為當前所施工節段兩幫巖體彈塑性界面上的應力集中系數，γ為當前所施工節段上覆巖層的平均容重且其單位為N/m³，h為當前所施工節段兩幫巖體彈性區的寬度且h＝h₀±Δh，h₀為矩形巷道(1)的凈高且其單位為m，Δh＝0.2m～0.3m，λ為當前所施工節段中彈性地基梁的彈性特征值，所述彈性地基梁為當前所施工節段的兩幫巖體，b為所述彈性地基梁的縱向長度且其單位為m；

步驟302、巷道底板最大破壞深度及巷道底板最大破壞深度處至相鄰巷道幫壁的水平距離確定：結合步驟二中所確定的圍巖基本力學參數和步驟301中所確定的巷幫極限平衡區寬度x₀，且根據公式計算得出當前所施工節段的巷道底板巖體最大破壞深度h_max且其單位為m；同時，根據公式計算得出當前所施工節段底部左右兩側的巷道底板巖體最大破壞深度處距相鄰巷道幫壁的水平距離l且其單位為m；式(2)和(3)中，為當前所施工節段巷道底板巖體的內摩擦角且其單位為度；

步驟303、巷道幫部支護體系與底板支護體系確定：根據步驟301中所確定的巷幫極限平衡區寬度x₀，確定當前所施工節段的巷道幫部支護體系所采用的支護結構；同時，根據步驟302中所確定的巷道底板最大破壞深度h_max和巷道底板最大破壞深度處至巷道幫壁的水平距離l，確定當前所施工節段的底板支護體系所采用的支護結構；

步驟四、巷道圍巖支護施工：根據步驟三中所確定的巷道支護方案，對當前所施工節段進行支護施工；

步驟五、下一節段開挖及巷道圍巖支護施工：重復步驟一至步驟四，對下一節段進行開挖及巷道圍巖支護施工；

步驟六、多次重復步驟五，直至完成矩形巷道(1)的全部開挖及巷道圍巖支護施工過程。