[發明專利]大巷道交叉點支護及其設計方法、優化方法

在審

• 申請號: 201810189890.3
• 申請日: 2018-03-08
• 公開（公告）號: CN108425695A
• 公開（公告）日: 2018-08-21
• 發明（設計）人: 李宏斌;徐天發;王德雪;賈偉;賀帥
• 申請（專利權）人: 內蒙古伊泰煤炭股份有限公司
• 主分類號: E21D21/00
• 分類號: E21D21/00;E21D20/00
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙) 11371
• 代理人: 李佳

一種大巷道交叉點支護及其設計方法、優化方法，屬于隧道加固領域。設計方法包括以下步驟：確定巷道頂板的穩定性類型。根據穩定性類型分別對計算錨桿參數和錨索參數，錨桿參數包括錨桿長度、錨桿載荷，錨索參數包括錨索長度及錨索數量。采用本發明提供的大巷道交叉點支護設計方法可以對已有的巷道支護結構進行優化、改進，并且指導對巷道進行支護的支護結構的施工和材料的準備。

技術領域

本發明涉及隧道加固領域，具體而言，涉及一種大巷道交叉點支護及其設計方法、優化方法。

背景技術

近年來，隨著隧道建設規模和速度的迅猛發展，對建設周期的要求日益嚴格。隧道的穩定性直接關系到施工安全和作業進度的正常執行。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。

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。錨定支護是隧道支護體系的重要一環，錨桿設計參數是否合理直接影響著建設階段與運營階段的結構安全問題。

錨定支護設計是錨定支護工程中的一項關鍵技術，關系到錨定支護工程的質量優劣、是否安全可靠以及經濟是否合理等重要問題。如果錨定支護形式和參數選擇不合理，往往會造成兩種極端，即要么巷道支護強度不夠，不能有效控制圍巖的變形，進而導致巷道出現冒頂偏幫等事故；要么巷道支護強度太高，不僅浪費支護材料，而且降低了巷道掘進速度，嚴重影響了礦井經濟效益的提高。

我國煤礦每年掘進巷道總長度達千萬米，但是由于煤礦工程地質條件以及生產技術條件的復雜性，巷道錨定支護設計一直存在著很大的問題。

發明內容

為改善、甚至解決現有技術中的至少一個問題，本發明提出了大巷道交叉點支護及其設計方法、優化方法。

本發明是這樣實現的：

在第一方面，本發明實施例的提供了一種大巷道交叉點支護的設計方法。

大巷道交叉點支護的設計方法包括以下步驟：

確定巷道頂板的穩定性類型；

根據穩定性類型分別對計算錨桿參數和錨索參數，錨桿參數包括錨桿長度、錨桿載荷，錨索參數包括錨索長度及錨索數量；

錨桿長度通過以下公式計算獲得：L≥L₁+L₂+L₃，其中，L為錨桿長度，L₁為錨桿外露長度，L₂為錨桿的有效長度，L₃為錨桿的錨固長度；

錨桿載荷通過以下公式計算獲得：Q≧KG，其中G＝a₁b₁L₂γ，Q為錨桿載荷，a₁為錨桿之間的間距，b₁為錨桿之間的排距，γ為巷道內的懸吊巖石容重，G為巷道內的懸吊巖石的載荷，K為錨桿的安全系數；

錨索長度通過以下公式計算獲得：X≥X₁+X₂+X₃，其中，X₁為錨索的外露長度，X₂為巷道內的潛在不穩定巖層高，X₃為索錨的固長度，X₂由下述的冒落拱公式計算：f＝R/10，其中，R為巷道內的巖石的單軸抗壓強度，b₂為隧硐半寬b₂₁、或當須考慮巷道內的側壓力時為滑動楔形上頂之半寬b₂₂，a₂為巷道掘進的半寬；H為巷道的掘進高度，θ_f為巷道內的巖體的內摩擦角；