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专利号: 2018113001994
申请人: 山东科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 土层或岩石的钻进;采矿
更新日期:2023-12-04
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种锚杆-锚索协同变形受力的支护方法,其特征在于,步骤包括:

A.确定巷道围岩破坏范围,计算巷道围岩所需支护强度;所述围岩破坏范围通过理论计算或现场实测的方法获取,所述支护强度通过理论计算确定;

B.巷道顶板下沉量预计;包括根据梁弯曲公式计算最大挠度;

C.初定锚杆和锚索的支护材料,进行锚杆和锚索性能测试;包括根据矿井相邻巷道支护材料预设锚杆锚索的支护材料,所述锚杆和锚索性能测试包括延伸率和屈服载荷;

D.确定锚杆和锚索长度;步骤包括:D1.确定锚杆和锚索自由段长度;D2.计算锚杆和锚索长度;

E.锚杆和锚索强度校核,当不满足强度要求时重复步骤C;所述强度校核包括最大巷道顶板下沉量条件下的锚杆和锚索受力;

F.确定锚杆和锚索的间排距;步骤包括:F1.预设锚杆间排距,计算锚杆支护强度;F2.计算锚索所需支护强度,确定锚索间排距;F3.锚杆、锚索间排距合理性验证;

G.绘制支护设计图,巷道内施工锚杆和锚索,测量锚杆和锚索受力,监测顶板离层量。

2.根据权利要求1所述的一种锚杆-锚索协同变形受力的支护方法,其特征在于,所述步骤A中的巷道围岩破坏范围利用冒落拱理论或弹塑性理论进行计算,巷道围岩破坏范围利用钻孔电视探测方法进行测量;所述支护强度P0利用悬吊理论、组合拱理论或加固拱理论进行计算。

3.根据权利要求1所述的一种锚杆-锚索协同变形受力的支护方法,其特征在于,所述步骤B中的梁弯曲公式为:实测顶板岩层容重γ,顶板岩层弹性模量E,巷道宽度L,顶板岩层厚度m0;计算巷道顶板下沉量即最大挠度ω。

4.根据权利要求1所述的一种锚杆-锚索协同变形受力的支护方法,其特征在于,所述步骤C中所述锚杆和锚索性能通过室内拉拔试验进行测试,通过室内拉拔实验得到锚杆和锚索的延伸量与受力关系曲线。

5.根据权利要求1所述的一种锚杆-锚索协同变形受力的支护方法,其特征在于,所述步骤D中,D1步骤的自由段长度根据锚杆-锚索协同变形原理计算,其中锚杆自由段最大延伸量δ1和锚索自由段最大延伸量δ2相等,根据自由段长度、巷道顶板下沉量和最大延伸量的关系公式:δ1=L1×ε1=δ2=L2×ε2=ω,确定锚杆和锚索的自由段长度;

D2步骤的锚杆和锚索长度计算具体为:计算锚杆长度Lb,首先确定锚杆锚固段长度Lb0和锚杆外露段长度Lb1,再根据公式Lb=L1+Lb0+Lb1确定;计算锚索长度Lc,首先确定锚索锚固段长度Lc0和锚索外露段长度Lc1,再根据公式Lc=L2+Lc0+Lc1确定。

6.根据权利要求5所述的一种锚杆-锚索协同变形受力的支护方法,其特征在于,所述锚杆锚固段长度取值范围为0.3~0.5m,锚杆外露段长度取值范围为0.1~0.3m;所述锚索锚固段长度取值范围为1~1.5m,锚索外露段长度取值范围为0.2~0.3m。

7.根据权利要求1所述的一种锚杆-锚索协同变形受力的支护方法,其特征在于,所述步骤E中的锚杆和锚索强度校核包括对比最大巷道顶板下沉量条件下的锚杆受力F1和锚杆屈服载荷[F1]的大小关系,对比最大巷道顶板下沉量条件下的锚索受力F2和锚索屈服载荷[F2]的大小关系。

8.根据权利要求2所述的一种锚杆-锚索协同变形受力的支护方法,其特征在于,所述步骤F中,F1步骤的预设锚杆间排距包括确定巷道走向单位长度内锚杆的数量nb,根据最大巷道顶板下沉量条件下的锚杆受力F1和锚杆实际工作系数ηb,计算锚杆支护强度Pb,计算公式为:Pb=ηbnb F1;

F2步骤的锚索支护强度Pc计算公式为:Pc=P0-Pb;根据锚索实际工作系数ηc、和最大巷道顶板下沉量条件下的锚索受力F2,计算巷道走向单位长度内锚索的数量nc,计算公式为:根据巷道走向单位长度内锚索的数量nc确定锚索间排距;

F3步骤中若巷道走向单位长度内锚索的数量nc大于巷道走向单位长度内锚杆的数量nb则重复步骤F1。