[發明專利]回采巷道臨界寬度的確定方法

在審

• 申請號: 201711261243.0
• 申請日: 2017-12-04
• 公開（公告）號: CN108035743A
• 公開（公告）日: 2018-05-15
• 發明（設計）人: 左宇軍;林健云;鄔忠虎;王浩;于美魯;孫文吉斌;稅越;劉鎬;席仕軍
• 申請（專利權）人: 貴州大學
• 主分類號: E21D11/18
• 分類號: E21D11/18;E21F17/00;G06Q50/02
• 代理公司: 貴陽中新專利商標事務所 52100
• 代理人: 李龍;程新敏

本發明提供一種回采巷道臨界寬度的確定方法，首先，確定普氏拱理論的主要參數；而后，計算回采巷道圍巖壓力；最后再確定回采巷道臨界寬度。以有效控制破碎覆巖回采巷道變形，根據其賦存特征采用“工”字鋼架棚支護技術，分析破碎覆巖普氏拱結構的形成原理和研究回采巷道臨界寬度。本發明屬于巷道施工技術領域。

技術領域

本發明提供一種巷道寬度確定方法，屬于巷道施工技術領域。

技術背景

復雜條件下圍巖物理力學特性與其賦存環境有直接關系。當巷道遇到破碎帶、斷層帶、節理發育地段以及采動影響時，巖體強度大大降低，巷道開挖后，巷道圍巖呈現不穩定變形和破壞，給煤礦安全生產帶來極大威脅。為有效解決破碎覆巖回采巷道出現的工程問題，巷道的支護形式和掘進尺寸是關鍵。巷道的掘進寬度應小于巷道的臨界寬度，即滿足生產設備等正常使用條件下的最大開挖寬度。

巷道臨界寬度受工程地質條件、巷道形狀、巷道支護等因素的影響。對于較完整的巷道圍巖，普通的錨桿、錨索聯合支護基本上能夠解決實際工程問題，減小頂板事故的發生。但破碎覆巖條件下須考慮傳統的架棚支護，如果仍采用普通圍巖巷道寬度掘進，則容易形成巷道局部冒頂、兩幫不穩定、圍巖變形大、支護困難等問題。

在破碎覆巖回采巷道中，坍塌和松動是產生圍巖壓力的主要因素，松動壓力是主要的圍巖壓力。巷道圍巖壓力直接影響支護的形式和參數，進而影響破碎覆巖條件下回采巷道的臨界寬度。所以，研究架棚支護下破碎覆巖回采巷道臨界寬度具有一定的理論價值和實用意義。

發明內容

本發明的目的是為了有效控制破碎覆巖回采巷道變形，根據其賦存特征采用“工”字鋼架棚支護技術，分析破碎覆巖普氏拱結構的形成原理和研究回采巷道臨界寬度。

為解決上述問題，擬采用這樣一種回采巷道臨界寬度的確定方法，包括如下步驟：

步驟一，確定普氏拱理論的主要參數：

(1)確定巖石的堅固性系數與換數內摩擦角

(2)確定普氏拱寬度和高度

確定壓力拱的跨度和拱高之后，整個壓力拱的形態也即完全確定下來，進而能夠確定出巷道頂部不同位置處的荷載集度，為確定巷道臨界寬度的計算提供依據；

步驟二，計算回采巷道圍巖壓力：最大荷載集度按qmax＝knγh進行計算，其中:qmax為拱頂最大荷載集度，kN/m；k為架棚安全系數；n為棚間距，m；γ為破碎圍巖容重，kN/m3；

步驟三，確定回采巷道臨界寬度

為確定破碎覆巖條件下回采巷道臨界寬度，需要求出普氏拱的高度，由拱高確定最大荷載集度和支護參數，根據煤礦所用工字鋼的屈服強度和棚間距來反演出巷道的臨界寬度。

前述方法中，確定巖石的堅固性系數與換數內摩擦角的具體方法如下：

根據實驗室所做煤樣試驗，得巖石單軸抗壓強度Rc，由于煤層底分層受頂分層工作面的采動影響，頂煤較破碎，煤巖體力學參數修正系數按1/2考慮，從而有：