[發明專利]一種巷道頂板錨固支護抗沖擊能力的計算方法

在審

• 申請號: 202010041609.9
• 申請日: 2020-01-15
• 公開（公告）號: CN111259542A
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 何江;竇林名;吳江湖;曹立廳;葛慶
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學;徐州弘毅科技發展有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06Q50/02;E21D20/02
• 代理公司: 北京淮海知識產權代理事務所(普通合伙) 32205
• 代理人: 華德明

本發明公開了一種巷道頂板錨固支護抗沖擊能力的計算方法，先分別計算巷道頂板錨桿與錨索在產生極限變形破壞前的能量，然后根據間排距計算出頂板支護系統在破壞前吸收的能量極限值，由于發生沖擊地壓時頂板對支護系統施加的能量為動能和勢能之和，臨界狀態時，該能量與支護系統的能量極限值相等，從而得出引起頂板支護系統失效的最小速度；獲取本礦井監測得到最大礦震能級對應的巖體最大震動速度與得出的最小速度進行比較，根據比較結果判斷當前頂板錨網索支護的抗沖擊能力，為后續是否需要進行支護優化提供了理論指導，因此本發明對頂板后續支護、煤礦安全生產、人員安危等方面具有重要的現實意義與重大的社會效益，具有廣泛的應用前景。

技術領域

本發明涉及一種巷道頂板錨固支護抗沖擊能力的計算方法，屬于巷道支護監測技術領域。

背景技術

沖擊地壓是一種典型的礦山動力現象，具有極大的危害性。這種動力現象瞬間將聚積在煤巖體中的大量彈性變形能以急劇、猛烈的形式釋放，造成煤巖體破壞并產生強烈震動，動力將破碎煤巖拋向井巷采掘空間，發出強烈聲響，造成設備損壞、井巷破壞以及人員傷亡等。

隨著礦井開采深度加深、開采強度加大、開采布局變得復雜，采掘圍巖所處應力條件逐漸惡化，由此產生的沖擊地壓災害急劇增多、增強。以前發生過沖擊地壓的礦井，沖擊地壓災害更加嚴重，以前沒發生過的礦井，逐漸開始產生沖擊地壓顯現。因此在進行錨網索支護頂板時需要考慮抗沖擊地壓的能力。因此如何準確計算出頂板錨網索支護后的抗沖擊能力對礦井人員安全及礦井安全生產非常重要。

現有錨網索支護頂板后均沒有對支護后的頂板抗沖擊地壓能力進行精確計算，從而無法對抗沖擊能力較弱的部分進行及時加強支護，最終導致發生沖擊地壓后對巷道損壞；因此如何對頂板錨網索支護后準確計算出抗沖擊能力是本行業的研究方向。

發明內容

針對上述現有技術存在的問題，本發明提供一種巷道頂板錨固支護抗沖擊能力的計算方法，能準確得出頂板錨網索支護后的抗沖擊能力，從而能有效保證礦井人員安全及礦井安全生產。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：一種巷道頂板錨固支護抗沖擊能力的計算方法，具體步驟為：

Ⅰ、確定巷道頂板錨桿的錨固段長度：先獲取所用錨固劑的壓縮系數、錨固劑在錨桿鉆孔內的長度、錨固劑在錨桿鉆孔內的直徑、錨桿鉆孔直徑和錨桿直徑；然后將獲取的各個數據代入如下公式：

式中，L₁表示錨桿的錨固段長度，單位為mm；k_固1表示錨固劑壓縮系數，單位為1；L_固1表示錨固劑在錨桿鉆孔內的長度，單位為mm；D_固1表示錨固劑在錨桿鉆孔內的直徑，單位為mm；D_鉆1表示錨桿鉆孔直徑，單位為mm；D_桿表示錨桿直徑，單位為mm；

Ⅱ、確定巷道頂板錨桿的極限伸長量，然后根據巷道頂板錨桿的極限伸長量計算得到錨桿產生極限變形破斷前消耗的能量：先獲取錨桿的非錨固段長度和錨桿的伸長率，并將獲取數據代入如下式：

h_e1＝L_非1×μ₁

式中，h_e1表示錨桿極限伸長量，單位為m；L_非1表示錨桿的非錨固段長度，單位為m；μ₁表示錨桿的伸長率；

根據得出錨桿的極限伸長量經計算得出錨桿產生極限變形破斷前消耗的能量；

Ⅲ、確定巷道頂板錨索的錨固段長度：先獲取所用錨固劑的壓縮系數、錨固劑在錨索鉆孔內的長度、錨固劑在錨索鉆孔內的直徑、錨索鉆孔直徑和錨索直徑；然后將獲取的各個數據代入如下公式：