[發(fā)明專利]一種三心拱巷道斷面參數(shù)確定方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911025307.6
• 申請日: 2019-10-25
• 公開（公告）號: CN110737945B
• 公開（公告）日: 2023-05-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 房智恒;鄧星良;蔣江晨;熊張友;姜志良
• 申請（專利權(quán)）人: 中冶長天國際工程有限責(zé)任公司
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13
• 代理公司: 北京弘權(quán)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11363
• 代理人: 逯長明;許偉群

本申請公開了一種三心拱巷道斷面參數(shù)確定方法及裝置，本申請實(shí)施例采用平衡拱理論，針對不同圍巖物理力學(xué)性質(zhì)，將影響三心拱斷面形狀設(shè)計(jì)的參數(shù)量化，通過力學(xué)計(jì)算確定三心拱巷道臨界拱高，針對不同功能和服務(wù)年限的巷道引入安全系數(shù)k，在安全上保證一定富裕度的情況下，確定大圓弧半徑、小圓弧半徑和設(shè)計(jì)拱高，從而獲得三心拱巷道斷面拱形，設(shè)計(jì)的最終三心拱斷面在力學(xué)上具有可信度，結(jié)果是唯一的，為礦山巷道斷面設(shè)計(jì)提供了一種行之有效的方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及三心拱巷道技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種三心拱巷道斷面參數(shù)確定方法及裝置。

背景技術(shù)

三心拱斷面具有頂部空間利用率高，巷道頂部由于采用圓弧與巷道端墻連接，受力情況較好，不產(chǎn)生應(yīng)力集中，能夠有效地將頂部受力傳至巷道兩側(cè)圍巖等明顯優(yōu)點(diǎn)而在金屬礦山中得以廣泛應(yīng)用。

現(xiàn)有三心拱設(shè)計(jì)方法是根據(jù)巷道不同寬度確定三心拱拱高，常用的三心拱拱高為巷道寬度的1/3、1/4和1/5，拱高確定的情況下，三心拱大圓弧半徑、小圓弧半徑通過查表或作圖法即可確定，因此便確定了唯一的三心拱斷面形狀。事實(shí)上，同一拱高時，三心拱具有多個大圓弧和小圓弧的組合，為說明問題，列出三個同一拱高的三心拱斷面不同形狀，具體參見圖1。同一拱高具有不同的三心拱斷面形狀，但是目前技術(shù)難以保證在多個三心拱斷面形狀中選擇出最優(yōu)斷面。

因此，如何確定最適合的三心拱巷道斷面參數(shù)，成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本申請的目的在于提供一種三心拱巷道斷面參數(shù)確定方法及裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中不能確定最適合的三心拱巷道斷面參數(shù)的問題。

第一方面，本申請?zhí)峁┮环N三心拱巷道斷面參數(shù)確定方法，所述確定方法包括：

獲取圍巖內(nèi)摩擦角；

根據(jù)所述圍巖內(nèi)摩擦角，確定巷道兩幫移動角；

獲取巷道穩(wěn)定性安全系數(shù)、巷道圍巖普氏系數(shù)和巷道寬度；

根據(jù)所述巷道兩幫移動角、巷道穩(wěn)定性安全系數(shù)、巷道圍巖普氏系數(shù)和巷道寬度，確定三心拱拱高；

根據(jù)所述巷道寬度、三心拱拱高和巷道兩幫移動角，確定三心拱的大圓弧半徑和大圓弧圓心；

根據(jù)所述大圓弧半徑、巷道寬度和三心拱拱高，確定三心拱的小圓弧半徑和小圓弧圓心。

進(jìn)一步地，所述根據(jù)所述圍巖內(nèi)摩擦角，確定巷道兩幫移動角按照以下公式確定：

其中，為巷道圍巖內(nèi)摩擦角，單位°；α為巷道兩幫移動角，單位°。

進(jìn)一步地，根據(jù)所述巷道兩幫移動角、巷道穩(wěn)定性安全系數(shù)、巷道圍巖普氏系數(shù)和巷道寬度，確定三心拱拱高按照以下公式確定：

其中，H1為三心拱拱高，單位m；k為巷道穩(wěn)定性安全系數(shù)；B為巷道寬度，單位m；H為巷道墻高，單位m；f為巷道圍巖普氏系數(shù)。

進(jìn)一步地，根據(jù)所述巷道寬度、三心拱拱高和巷道兩幫移動角，確定三心拱的大圓弧半徑按照以下公式確定：

其中，R為大圓弧半徑，單元m；H1為三心拱拱高，單位m；α為巷道兩幫移動角，單位°；B為巷道寬度，單位m。

進(jìn)一步地，所述大圓弧圓心位于巷道中心線上，且距離三心拱拱頂?shù)木嚯x為大圓弧半徑。

進(jìn)一步地，根據(jù)所述大圓弧半徑、巷道寬度和三心拱拱高，確定三心拱的小圓弧半徑按照以下公式確定：