[發明專利]基于導引圍巖成拱作用的回采巷道錨桿支護長度的確定方法

有效

• 申請號: 201810433818.0
• 申請日: 2018-05-08
• 公開（公告）號: CN108629122B
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發明（設計）人: 楊培舉;王業恒;劉長友;吳鋒鋒;魯巖;楊敬軒
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 蔡天敏

本發明公開了一種基于導引圍巖成拱作用的回采巷道錨桿支護長度的確定方法，適用于圍巖軟弱煤層巷道的支護。根據回采巷道采用錨桿支護后的圈層結構及其穩定性特征，沿巷道輪廓線作其外接圓和外擴的同心圓，依次確定圍巖中的松動收斂圈、壓縮破碎圈和導引成拱圈，然后作圓心至導引拱圈的外邊界的射線，測量巷道輪廓線和導引成拱圈外邊界所截各射線所得線段，可得線段中的最大值，錨桿長度可取為該最大值和錨桿外露部分長度之和，該長度也為錨桿支護長度的下限，本方法操作簡單，并可為優化錨桿支護長度提供依據。

技術領域

本發明涉及一種錨桿支護長度的確定方法，尤其是一種適用于圍巖軟弱的煤層巷道支護的基于導引圍巖成拱作用的回采巷道錨桿支護長度的確定方法。

背景技術

錨桿支護通過淺部圍巖向巷道內收斂時，牽引深部圍巖形成壓縮拱(圈)，壓縮拱(圈)通過錨桿阻止淺部圍巖的收斂變形，形成高應力的穩定錨固區，并承擔錨固區外深部圍巖的變形壓力。錨桿的長度可以影響巷道形成壓縮拱(圈)的厚度，從而影響錨固區的穩定，影響錨桿支護效果。

目前，錨桿支護長度的確定方法主要包括工程類比法、動態信息反饋設計法、理論計算法和數值模擬法，其中數值模擬方法主要作為前三種方法的輔助工具，以分析驗證設計參數的可行性。

由于錨桿支護理論尚不完善，目前錨桿支護參數主要采用工程類比法和動態信息反饋設計法，工程類比法是根據條件基本相同的現場條件和工程地質條件，供擬錨桿支護設計時對照采用。動態信息反饋設計法把錨桿支護設計看作為一個動態過程,這個過程包括4個階段:1在現場地質力學實測與評估的基礎上提出初始設計；2對按初始設計支護的巷道進行綜合觀測；3根據觀測結果對初始設計加以驗證,進行必要的修改、調整優化,形成正式設計；4對按正式設計支護的巷道進行日常礦壓觀測。兩種方法都是基于已有生產經驗進行設計，只是動態信息反饋設計法增加了修正的過程，并且動態信息反饋設計法的初始設計往往都基于工程類比法，因而兩種方法都存在“因循守舊”的問題，不利于支護設計參數的改進與設計水平的提高。

發明內容

技術問題：本發明的目的是克服現有技術中的不足之處，提供一種操作簡單、實用性強、效果好的基于導引圍巖成拱作用的回采巷道錨桿長度的確定方法。

技術方案：為實現上述技術問題，本發明的基于導引圍巖成拱作用的回采巷道錨桿支護長度的確定方法，根據現場實際情況，將錨桿支護巷道圍巖劃分為松動收斂圈、壓縮破碎圈和導引成拱圈；具體步驟如下：

(a)根據巷道斷面形狀和輪廓尺寸，采用計算機輔助繪圖軟件，繪制在巷道斷面的最小外接圓作為松動收斂圈的松動收斂圈外邊界；

(b)向外擴展，作松動收斂圈外邊界的同心圓，作為壓縮破碎圈的壓縮破碎圈外邊界，圍巖系數f大于3時，擴展厚度為0.1m，圍巖系數f小于3時，擴展厚度為0.2m；

(c)向外擴展，作壓縮破碎圈外邊界的同心圓，作為導引成拱圈的導引成拱圈外邊界，擴展厚度為0.5m；

(d)從導引成拱圈外邊界圓的圓心作過特征點的射線，特征點為組成巷道斷面的線段或圓弧的中點；

(e)在各射線上測量巷道輪廓線和導引成拱圈外邊界所截線段的長度，根據所測量長度值得出其中的最長線段，設計頂錨桿和幫錨桿長度均等于最長線段的長度與錨桿外露部分長度的和，所有錨桿的長度取設計錨桿長度的下限。

所述錨桿的錨桿外露部分的長度取0.05m。