[發明專利]深井多維降能減震和多級吸能抗震方法

有效

• 申請號: 202310854023.8
• 申請日: 2023-07-13
• 公開（公告）號: CN116611154B
• 公開（公告）日: 2023-09-12
• 發明（設計）人: 王琦;薛浩杰;高紅科;江貝;鄧玉松;吳文瑞
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學（北京）
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/20;G06F17/10;G06F119/02
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 趙敏玲

本發明公開了深井多維降能減震和多級吸能抗震方法，屬于煤炭開采安全控制技術領域，包括建立圍巖能量計算模型，計算設計巷道圍巖破斷時的最大能量釋放量；獲取卸壓方法卸壓參數，得出多維降能減震基礎參數；確定多維降能減震設計方案，得出巷道剩余聚集能量；建立多級吸能抗震設計能量計算模型，計算設計巷道吸能支護設計最小總吸收能量；獲取吸能支護構件性能參數，得出多級吸能抗震基礎參數；確定最優吸能支護基礎參數和巷道多維降能減震設計基礎參數，形成巷道深井多維降能減震設計方案和多級吸能抗震設計方案。本發明相較于基于圍巖和支護構件強度的設計方法，更能反應深井巷道防沖的本質和核心，對于維護巷道穩定更有保障。

技術領域

本發明屬于煤炭開采安全控制技術領域，具體涉及深井多維降能減震和多級吸能抗震方法。

背景技術

這里的陳述僅提供與本發明相關的背景技術，而不必然地構成現有技術。

隨著經濟的飛速發展，淺部煤炭資源逐漸枯竭，煤炭資源開采深度不斷增加，在高應力條件下深井巷道圍巖能量積聚更加顯著，同時在外部震源動壓擾動情況下，當圍巖積聚總能量超過圍巖破壞需要的最小能量后，巷道圍巖積聚的剩余彈性能會突然釋放，由此引發沖擊地壓、礦震等動力災害，嚴重威脅煤礦安全高效開采。

目前普遍采取卸壓防沖措施和巷道吸能支護來降低和控制沖擊地壓、礦震發生的風險。在卸壓防沖措施方面，主要通過鉆孔爆破、切頂卸壓、大直徑鉆孔等手段改變圍巖結構，降低外部能量對巷道的擾動，上述方法雖然可以一定程度上降低巷道壓力，但是在深井巷道中能量集中較大，單一的某種措施無法有效實現巷道全空間卸壓解危，需要一種從巷道低位、中位到高位的多維降能減震方法。在巷道吸能支護方面，傳統支護主要基于材料吸能特性和圍巖強度進行設計，需要進一步考慮圍巖內部積聚能量、外界動壓擾動傳遞能量和圍巖破壞最小能量之間的關系，從能量控制的角度降低沖擊地壓、礦震發生的風險。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明的目的是提供一種深井多維降能減震和多級吸能抗震方法，該方法以巷道覆巖受外部擾動時的最大能量積聚量為基礎依據，基于深井巷道聚集的能量開展了以切頂卸壓為核心的采場全空間多維降能減震設計和以恒阻大變形錨桿（索）為核心的巷道圍巖多級吸能抗震設計，得到的施工方法和支護參數更貼近于實際工程現場，可有效防治礦震、沖擊地壓等動力災害。

為了實現上述目的，本發明是通過如下的技術方案來實現：

本發明提供了一種深井多維降能減震和多級吸能抗震方法，包括以下步驟：

建立圍巖能量計算模型，計算設計巷道圍巖破斷時的最大能量釋放量 E_M；

獲取卸壓方法卸壓參數，得出多維降能減震基礎參數；

對多維降能減震基礎參數進行驗算，確定多維降能減震設計方案，得出巷道剩余積聚能量 E_G2；

建立多級吸能抗震設計能量計算模型，根據巷道剩余積聚能量 E_G2、圍巖自身能量轉化計算公式和支護設計能量準則計算設計巷道吸能支護設計最小總吸收能量 E_a；

獲取吸能支護構件性能參數，得出多級吸能抗震基礎參數；

根據巷道圍巖能量設計判別準則對多維降能減震和多級吸能抗震基礎參數進行驗算，確定最優吸能支護基礎參數和巷道多維降能減震設計基礎參數，形成巷道深井多維降能減震和多級吸能抗震設計方案。