[發明專利]一種煤礦巷道抗沖擊能力精準計算方法

在審

• 申請號: 202110792636.4
• 申請日: 2021-07-14
• 公開（公告）號: CN113586144A
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: 張廣超;陶廣哲;李友;于善昌;趙德帥;尹茂盛;李瑞明;陳淼
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: E21F17/00
• 分類號: E21F17/00;E21D11/00;G01M7/02;G06F30/13;G06F119/14
• 代理公司: 徐州上智知識產權代理事務所(普通合伙) 32575
• 代理人: 閆莉

一種煤礦巷道抗沖擊能力精準計算方法，通過對現場各支護構件取材進行動載沖擊試驗，明確了實驗中的取材、實驗設備、加載方式等細節內容，可得到真實抗沖擊能量數值，并根據圍巖穩定性狀況，對頂板、幫部的各支護構件及卸壓孔所能吸收的能量進行權重分配，基礎數據來源真實有效，能量計算方法科學合理；提出了卸壓孔吸收能量的具體計算公式，并根據圍巖狀況將卸壓措施抗沖能量進行綜合加權計算，全面的考慮了卸壓措施對巷道抗沖擊能力的影響關系；全面充分的考慮了頂板及幫部包括錨桿、錨索、托盤、鋼帶、護表網在內的各個支護結構的抗沖擊能力，并充分考慮了超前支護措施所能吸收的能量，使得計算結果更符合現場實際情況。

技術領域

本發明涉及一種煤礦巷道抗沖擊能力精準計算方法。

背景技術

近年來，煤礦巷道沖擊地壓事故頻發，造成了極為慘重的人員傷亡及財產損失。合理的支護和卸壓措施是沖擊地壓巷道必須采取的防控措施，而準確地計算巷道抗沖擊能力對于沖擊地壓預測與防治具有重要意義。目前，關于抗沖擊能力的計算方法仍然較少，僅有《一種巷道頂板錨固支護抗沖擊能力的計算方法》(申請公布號CN 111259542A)，該發明針對頂板錨桿索支護系統進行抗沖擊能力計算，主要考慮發生沖擊地壓時頂板對支護系統施加的動能和勢能。王愛文等在

《煤礦沖擊地壓巷道三級吸能支護的強度計算方法》一文中，提到了“吸能錨桿+可縮性O型棚+吸能液壓支架”形成三級吸能支護的抗沖擊能力計算方法，但該方法的吸能防沖能量僅通過簡單的累加進行計算，缺乏一定的合理性；吳擁政等在《深部沖擊地壓巷道“卸壓-支護-防護”協同防控原理與技術》一文對于抗沖擊性能的計算，將錨桿、錨索、金屬網、U型棚、液壓支架的單個抗沖擊能力累加得到支護系統抗沖擊能力，但忽略了卸壓、鋼帶、托盤對抗沖擊能力的重要影響，且未加區分頂板、幫部與卸壓措施的防沖貢獻率，得到結果與實際差別較大。

事實上，巷道抗沖擊能力是支護系統錨桿；錨索及輔助系統托盤、鋼帶、護表網；超前支護措施液壓支架，卸壓措施卸壓孔等共同作用的宏觀體現。總體而言，現有的抗沖擊能力計算方法存在以下幾個方面的不足：

(1)現有的抗沖擊能力計算方法中，均是將支護構件主要是錨桿和錨索的抗沖擊能量進行簡單的累加。在該類計算方法中，各支護構件抗沖擊能量均是依據文獻檢索到的經驗值，而該經驗值是支護構件在準靜態載荷作用下測算得出的；一方面，沒有充分考慮動載沖擊作用下支護構件的抗沖擊能力，另一方面，隨著支護結構加工材質的改良及其力學性能的提升，該經驗值已無法體現當下錨桿索支護材料的抗沖擊能力。

(2)支護因素考慮不全面。現有的抗沖擊能力計算方法僅考慮錨桿、錨索的抗沖擊能力，并未考慮托盤、鋼帶、護表網等支護配合部件的抗沖擊能力，同時忽視了超前支護措施、圍巖自身變形所能吸收的能量。

(3)對于沖擊地壓巷道，大直徑鉆孔卸壓已成為必要措施，其通過收縮變形吸收能量從而提高支護系統的抗沖擊能力，是巷道抗沖擊能力計算過程中必須考慮的因素，但現有的抗沖擊能力計算方法中均未對卸壓孔所能吸收的能量進行計算。

發明內容

針對現有的抗沖擊能力計算方法存在的各種不足，本發明提出了一種煤礦巷道抗沖擊能力精準計算方法，以更加精確合理的方法進行巷道抗沖擊能力計算。

技術方案：一種煤礦巷道抗沖擊能力精準計算方法，包括以下步驟：

第一步：調研現場工程地質條件及具體巷道支護參數

①調研確定現場巷道的支護參數，具體包括：頂板單排錨桿的數量n_dg；頂板單排錨索的數量n_ds；頂板錨桿支護排距c；巷道寬度a；幫部單排錨桿的數量n_bg；幫部單排錨索的數量n_bs；幫部錨桿支護排距d；巷道高度b；

②調研確定現場巷道的卸壓參數，具體包括：卸壓孔的面積S_k，卸壓孔的深度h_k，卸壓孔直徑的d，卸壓孔的間距l；