[發明專利]考慮支護-卸壓-圍巖耦合作用的巷道抗沖擊計算方法

在審

• 申請號: 202110792639.8
• 申請日: 2021-07-14
• 公開（公告）號: CN113588457A
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: 張廣超;李友;陶廣哲;張書磊;左昊;曲治;陳淼;蔣邦友
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: G01N3/30
• 分類號: G01N3/30;G01N3/02
• 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

考慮支護?卸壓?圍巖耦合作用的巷道抗沖擊計算方法，根據巷道圍巖強度等級確定其對應的試件強度，利用頂板的支護參數確定頂板支護等級和試件類型；綜合考慮巷道兩幫支護參數和卸壓參數，確定兩幫的試件類型；根據頂板試件類型，確定加錨位置，根據兩幫試件類型，確定加錨位置和加孔位置，制作出符合要求的試件；對試件進行動力沖擊試驗及試件能量計算，根據現場工程條件進行室內試件制作和試驗，再根據試驗獲得的應力應變曲線進行兩幫和頂板單位體積的錨固圍巖承載能量計算，最后計算結果轉化到現場工程中進行巷道錨固承載結構的能量計算。

技術領域

本發明涉及一種考慮支護-卸壓-圍巖耦合作用的巷道抗沖擊計算方法。

背景技術

近年來，隨著我國煤礦開采深度和強度的不斷增加，沖擊地壓礦井分布的范圍和數量越來越大，沖擊地壓發生頻次、破壞程度愈加強烈，常常造成設備損毀和人員傷亡，沖擊地壓災害已成為制約煤礦安全高產高效開采的主要災害。據統計，90％的沖擊地壓災害都發生在巷道中，而巷道的合理防沖措施能有效降低或避免沖擊地壓造成的破壞，當前我國沖擊地壓防治技術中運用最多的方法主要是加強支護和大直徑鉆孔卸壓。在加強支護與大直徑卸壓條件下，抗沖擊能力值是對巷道安全、穩定、抗沖擊的綜合評判指標，但對于沖擊地壓巷道抗沖擊能量如何計算，至今沒有權威標準。

目前，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CN111259542A)，公開了一種巷道頂板錨固支護抗沖擊能力的計算方法。該發明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。

但該計算方法存在以下幾個方面的不足：

(1)未綜合考慮頂板和兩幫抗沖擊能力。巷道是以整體的形式抵抗沖擊地壓，不是頂板或幫部單獨作用的結果；因此，在進行支護系統抗沖擊能力計算時，僅單獨考慮頂板或兩幫是不合理的，這樣的抗沖擊能力計算方法不能完全體現巷道的實際抗沖擊能力。

(2)未考慮支護結構與圍巖耦合作用。支護結構與圍巖形成統一錨固承載體，共同經受沖擊載荷作用后產生位移和變形，因此，支護系統抗沖擊能力計算過程中，將支護結構與圍巖分開來單獨考慮是不符合工程實際的。

(3)未考慮卸壓作用。在沖擊地壓巷道中，大直徑鉆孔卸壓已經成為習慣性措施，其對于錨固承載結構的抗沖擊能力計算具有重要影響作用，屬于必須考慮的因素，現有的抗沖擊能力計算方法均未考慮卸壓孔的作用。

發明內容

本發明提出了一種綜合考慮支護-卸壓-圍巖耦合作用的巷道抗沖擊計算方法，以更加精確合理的方法進行巷道抗沖擊能力計算，對降低生產成本、保證人員安全和高效生產具有重要意義。

技術方案為：一種綜合考慮支護-卸壓-圍巖耦合作用的巷道抗沖擊計算方法，具體步驟包括：

步驟1)調研現場具體巷道相關工程支護參數。

(1)調研巷道工程地質參數，具體包括頂板和兩幫的：①完整巖塊強度、②巖芯質量指標RQD/％和③非連續面間距；

(2)調研巷道具體支護參數，①巷道尺寸參數，具體包括：巷道寬度A、巷道高度B；②頂板的支護參數，具體包括：頂板錨桿的長度l_g1、直徑、間距和排距，頂板錨索的長度l_s1、直徑、間距和排距；③巷道兩幫支護參數和卸壓參數：巷道兩幫錨桿的長度l_g2、直徑、間距和排距，巷道兩幫錨索的長度l_s2、直徑、間距和排距，巷道兩幫的鉆孔深度l_k、直徑和間距；

(3)調研巷道的周期來壓步距L；