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专利号: 2017105452672
申请人: 安徽建筑大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种深部煤层巷道帮部软弱煤岩锚杆索支护合理性评价方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)在深部煤层巷道两帮易于失稳关键部位钻孔,钻孔深度超过围岩范围并进入原岩中,所述易于失稳关键部位为巷道两帮中部;

(2)钻孔中布置多点位移计,距巷道表面不同距离r1、r2、r3位置布置第一锚爪、第二锚爪、第三锚爪,定义锚杆长度、锚索长度、巷道帮部松动破碎范围分别为L1、L2、L3,其中第一锚爪作为测点B位于锚杆锚固区端部,锚杆的作用范围为锚杆锚固区,r1≈L1;第二锚爪作为测点C位于锚杆锚固区外的锚索锚固区端部,锚索锚固区为锚索作用的范围减去锚杆作用的范围为锚索锚固区,r2≈L2;第三锚爪作为测点D位于巷道帮部围岩范围之外的原岩内,即锚固区外,r3>L3;

(3)测量不同时刻t连接第一锚爪的第一钢丝绳伸长量为△l1(t),连接第二锚爪的第二钢丝绳伸长量为△l2(t),连第三接锚爪的第三钢丝绳伸长量为△l3(t);

(4)基于不同时刻t,锚杆锚固区、锚索锚固区、锚固区外软弱煤岩变形量为△1(t)、△2(t)、△3(t),及第一锚爪、第二锚爪、第三锚爪分别位于锚杆锚固端、锚索锚固端及帮部围岩范围之外的原岩中,计算△1(t)、△2(t)、△3(t)值分别为△1(t)=△l1(t),△2(t)=△l2(t)-△l1(t),△3(t)=△l3(t)-△l2(t);

(5)根据△1(t)、△2(t)、△3(t)值的实测结果,对各区段,即锚杆锚固区、锚索锚固区、锚固区外减速阶段、等速阶段软弱煤岩变形△(t)随时间t演化进行回归分析:所述减速阶段是各区段软弱煤岩变形速度随时间演化满足:

A1为反映减速阶段变形量的系数,B1为反映减速阶段变形速度衰减程度的系数;

所述等速阶段是各区段软弱煤岩变形速度随时间演化满足:

λ为各区段等速阶段变形速度系数;

(6)依据以上回归分析结果,确定反映△1(t)、△2(t)、△3(t)随时间t变化的等速阶段软弱煤岩变形速度系数λ1、λ2、λ3,如果软弱煤岩变形随时间演化仅呈现减速阶段并趋于稳定,则认为λ=0;

(7)确定各区段,即锚杆锚固区承载力、锚索锚固区承载力以及锚固区外的软弱煤岩承载力充分发挥时等速阶段变形速度系数合理值λ1合理、λ2合理、λ3合理;

(8)将回归分析得出的反映各区段,即锚杆锚固区、锚索锚固区以及锚固区外软弱煤岩变形等速阶段变形速度系数λ1、λ2、λ3与相应的等速阶段变形速度系数合理值λ1合理、λ2合理、λ3合理比较,确定锚杆锚固区承载力、锚索锚固区承载力以及锚固区外软弱煤岩承载力发挥程度、判别锚杆及锚索支护参数的合理性并及时调整支护参数;

如果λ1大于λ1合理范围上限,则在锚杆预紧力满足要求的前提下减小锚杆间排距;如果λ1小于λ1合理范围下限,则在锚杆预紧力满足要求的前提下增大锚杆间排距;如果λ2大于λ2合理范围上限,则在锚索预紧力满足要求的前提下减小锚索间排距;如果λ2小于λ2合理范围下限,则在锚索预紧力满足要求的前提下增大锚索间排距;如果λ3大于λ3合理范围上限,则在锚索预紧力满足要求的前提下减小锚索长度;如果λ3小于λ3合理范围下限,则在锚索预紧力满足要求的前提下增大锚索长度。

2.根据权利要求1所述的深部煤层巷道帮部软弱煤岩锚杆索支护合理性评价方法,其特征在于:所述步骤(1)中的深度超过10.0m;所述巷道为深部煤层矩形或梯形巷道。

3.根据权利要求1所述的深部煤层巷道帮部软弱煤岩锚杆索支护合理性评价方法,其特征在于:所述步骤(7)中,根据数值模拟及大量工程实测结果,确定λ1合理=(0.8~1.2)mm/天、λ2合理=(1.2~1.8)mm/天、λ3合理=(1.6~2.4)mm/天。