[發(fā)明專(zhuān)利]一種分析深部軟弱煤巖預(yù)應(yīng)力錨桿壓縮拱形成及演化方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010436734.X
• 申請(qǐng)日: 2020-05-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111707427A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-09-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳德義;黃以壽
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 安徽建筑大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01M5/00
• 分類(lèi)號(hào): G01M5/00;G01M13/00
• 代理公司: 北京科家知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11427
• 代理人: 宮建華

本發(fā)明公開(kāi)了一種分析深部軟弱煤巖預(yù)應(yīng)力錨桿壓縮拱形成及演化方法，該方法主要包括巷道重點(diǎn)部位鉆孔，通過(guò)數(shù)值模擬初步確定深部軟弱煤巖重點(diǎn)部位預(yù)應(yīng)力錨桿壓縮拱范圍，鉆孔內(nèi)布置多點(diǎn)位移計(jì)六個(gè)左右測(cè)點(diǎn)。本發(fā)明通過(guò)在深部軟巖巷道重點(diǎn)部位鉆孔并根據(jù)預(yù)應(yīng)力錨桿壓縮拱厚度初步分析結(jié)果，鉆孔中適當(dāng)位置選擇測(cè)點(diǎn)布置多點(diǎn)位移計(jì)固定裝置，采用多點(diǎn)位移計(jì)測(cè)量各測(cè)點(diǎn)位移及其隨時(shí)間演化，與多點(diǎn)位移計(jì)連接的數(shù)據(jù)分析儀分析并顯示重點(diǎn)部位煤巖位移隨距巷道表面距離變化曲線及其隨時(shí)間演化，并根據(jù)曲線特征確定預(yù)應(yīng)力錨桿壓縮拱厚度及其隨時(shí)間演化、預(yù)應(yīng)力錨桿壓縮拱有效形成及其隨時(shí)間演化并予以顯示。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及軟弱煤巖預(yù)應(yīng)力分析技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種分析深部軟弱煤巖預(yù)應(yīng)力錨桿壓縮拱形成及演化方法。

背景技術(shù)

深部軟巖巷道預(yù)應(yīng)力錨桿形成壓縮拱承載在工程中廣泛應(yīng)用，因此，根據(jù)位移分布曲線特征分析預(yù)應(yīng)力錨桿壓縮拱厚度及其隨時(shí)間演化、預(yù)應(yīng)力錨桿壓縮拱有效形成程度及其隨時(shí)間演化有廣泛工程應(yīng)用價(jià)值，可為選擇合理預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)參數(shù)保證預(yù)應(yīng)力錨桿壓縮拱有效承載提供依據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是量化評(píng)價(jià)深部軟弱煤巖預(yù)應(yīng)力錨桿壓縮拱厚度及其隨時(shí)間演化、壓縮拱有效形成程度與發(fā)展，為預(yù)應(yīng)力錨桿參數(shù)選擇提供依據(jù)。本發(fā)明專(zhuān)利根據(jù)申請(qǐng)人已有研究成果，通過(guò)建立合理數(shù)值計(jì)算模型分析預(yù)應(yīng)力錨桿壓縮拱厚度分布大致范圍，在此基礎(chǔ)上，工程中巷道重點(diǎn)部位鉆孔，鉆孔中布置多點(diǎn)位移計(jì)，根據(jù)數(shù)值模擬獲得的預(yù)應(yīng)力錨桿壓縮拱厚度分布的初步結(jié)果，合理確定多點(diǎn)位移計(jì)測(cè)點(diǎn)位置，根據(jù)不同時(shí)點(diǎn)各測(cè)點(diǎn)位置位移，獲得預(yù)應(yīng)力錨桿壓縮拱位移分布及其隨時(shí)間演化，根據(jù)曲線分布特征，確定預(yù)應(yīng)力錨桿壓縮拱厚度及其隨時(shí)間演化特征。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種分析深部軟弱煤巖預(yù)應(yīng)力錨桿壓縮拱形成及演化方法，該方法主要包括巷道重點(diǎn)部位鉆孔；通過(guò)數(shù)值模擬初步確定深部軟弱煤巖重點(diǎn)部位預(yù)應(yīng)力錨桿壓縮拱范圍，鉆孔內(nèi)布置多點(diǎn)位移計(jì)六個(gè)左右測(cè)點(diǎn)，兩個(gè)測(cè)點(diǎn)位于壓縮拱外：測(cè)點(diǎn)1位于鉆孔底部近原巖位置，測(cè)點(diǎn)1位移測(cè)點(diǎn)2位于距初步確定的邊界位置30～50cm；兩個(gè)測(cè)點(diǎn)布置在預(yù)應(yīng)力錨桿壓縮拱邊界附近：測(cè)點(diǎn)3遠(yuǎn)于初步確定的邊界10.0～15.0cm，即測(cè)點(diǎn)4近于初步確定的邊界10.0～15.0cm，即兩個(gè)測(cè)點(diǎn)布置在預(yù)應(yīng)力錨桿壓縮拱內(nèi)：測(cè)點(diǎn)5布置于預(yù)應(yīng)力錨桿壓縮拱范圍內(nèi)，距初步確定的預(yù)應(yīng)力錨桿壓縮拱邊界位置約30～50cm，測(cè)點(diǎn)6布置于預(yù)應(yīng)力錨桿壓縮拱范圍內(nèi)，距巷道表面距離50～70cm；通過(guò)多點(diǎn)位移計(jì)實(shí)測(cè)不同時(shí)刻各測(cè)點(diǎn)位移u，得出不同時(shí)刻重點(diǎn)部位不同位置位移u隨距巷道表面距離r變化曲線u＝f(r)，根據(jù)曲線，找出深部軟弱煤巖距巷道表面距離r＝r₀位置，r≤r₀時(shí)位移u隨距離r增加衰減速度f(wàn)^/(r)逐漸增加，即f^//(r)＜0，r≥r₀時(shí)位移u隨距離r增加衰減速度f(wàn)^/(r)減緩，即f^//(r)＞0，以r＝r₀拐點(diǎn)位置作為預(yù)應(yīng)力錨桿壓縮拱邊界，以出現(xiàn)拐點(diǎn)位置距巷道表面距離r＝r₀作為預(yù)應(yīng)力錨桿壓縮拱厚度，假設(shè)鉆孔巷道表面位移為u₀，r＝r₀拐點(diǎn)位置軟弱煤巖位移為定義r＝r₀拐點(diǎn)位置與r＝0巷道表面位置之間位移梯度定義距巷道表面距離r測(cè)點(diǎn)位置與r＝0巷道表面位置之間位移梯度距巷道表面距離r測(cè)點(diǎn)位置預(yù)應(yīng)力錨桿壓縮拱有效形成程度可用示之，一般λ≤0.5壓縮拱顯著有效形成，λ值越小，壓縮拱有效形成程度越高。

優(yōu)選的，深部軟弱煤巖巷道重點(diǎn)部位鉆孔，鉆孔底部近于原巖位置，鉆孔深度超過(guò)10.0m。

優(yōu)選的，多點(diǎn)位移計(jì)每隔一天實(shí)測(cè)并記錄各測(cè)點(diǎn)位移及其隨時(shí)間演化，數(shù)據(jù)分析儀分析獲得不同時(shí)刻鉆孔各測(cè)點(diǎn)位移隨距巷道表面距離變化曲線并依據(jù)曲線特征獲得預(yù)應(yīng)力錨桿壓縮拱厚度及其隨時(shí)間變化、預(yù)應(yīng)力錨桿壓縮拱有效形成程度及其隨時(shí)間演化。

在上述技術(shù)方案中，本發(fā)明提供的技術(shù)效果和優(yōu)點(diǎn)：