一種強(qiáng)礦壓巷道支護(hù)設(shè)計(jì)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種強(qiáng)礦壓巷道支護(hù)設(shè)計(jì)方法，該設(shè)計(jì)方法適當(dāng)增加錨桿長度以使其深入圍巖塑性區(qū)范圍內(nèi)，取得更好的支護(hù)效果；適當(dāng)減小錨索長度，可以有效提高支護(hù)效果，有利于減弱錨索所承受的應(yīng)變能和系統(tǒng)動(dòng)能，進(jìn)而和錨桿形成較好匹配，減少斷裂的趨勢。長短結(jié)合，能有效地提高圍巖的穩(wěn)定程度，同時(shí)，錨索支護(hù)作為一種高承載力的支護(hù)手段，也能減輕巷旁壓力。
【專利說明】一種強(qiáng)礦壓巷道支護(hù)設(shè)計(jì)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及【技術(shù)領(lǐng)域】為煤礦安全領(lǐng)域包括其他地下深部作業(yè)安全領(lǐng)域，具體涉及一種存在沖擊地壓危險(xiǎn)巷道的支護(hù)設(shè)計(jì)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]煤礦及其他金屬礦巷道支護(hù)一般分為組合梁理論、冒落拱理論、組合拱理論和松動(dòng)圈理論等。
[0003]一般來說在礦區(qū)實(shí)踐當(dāng)中，都分別采用一種或幾種理論結(jié)合礦區(qū)實(shí)際來做支護(hù)設(shè)計(jì)，上述理論都在一定情況下才適用，卻很少考慮到強(qiáng)礦壓存在的狀況。因而需要對(duì)強(qiáng)礦壓巷道的支護(hù)設(shè)計(jì)做一定的改進(jìn)。而如“煤礦深部全煤巷道沖擊地壓解危方法”(申請(qǐng)?zhí)?專利號(hào):200910242246)等方法，涉及到了金屬網(wǎng)及W型鋼帶等支護(hù)件，但對(duì)錨桿、索聯(lián)合支護(hù)涉及較少。
[0004]通過存在強(qiáng)礦壓危險(xiǎn)的某煤礦實(shí)踐表明，傳統(tǒng)的巷道支護(hù)設(shè)計(jì)存在一定的問題，在掘進(jìn)巷道采用錨桿-錨索聯(lián)合支護(hù)，但在使用過程中錨索斷裂和錨桿退錨的現(xiàn)象十分明顯，因而我們提出了針對(duì)沖擊危險(xiǎn)性巷道的改進(jìn)的支護(hù)設(shè)計(jì)方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)強(qiáng)礦壓巷道錨桿退錨、錨索斷裂的情況，提出了減小錨索長度增加錨桿長度的調(diào)整策略。
[0006]適當(dāng)加大錨桿長度以取得更好的支護(hù)效果。建議錨桿長度從2.4m增加到2.Sm,以深入圍巖塑性區(qū)范圍內(nèi)。
[0007]把錨索長度從7.3m減小到6.5m，可以有效提高支護(hù)效果。一方面錨索6.5m，已經(jīng)布置在巷道頂板的塑性區(qū)范圍內(nèi)，另外一方面，適當(dāng)減小錨索長度，有利于減弱錨索所承受的應(yīng)變能和系統(tǒng)動(dòng)能，進(jìn)而和錨桿形成較好匹配，減少斷裂的趨勢。長短結(jié)合，能有效地提高圍巖的穩(wěn)定程度。同時(shí)，錨索支護(hù)作為一種高承載力的支護(hù)手段，也能減輕巷旁壓力。具體參數(shù)如下:
[0008]錨桿桿體為直徑22 #螺紋鋼，桿尾為螺紋M24的高強(qiáng)高預(yù)應(yīng)力讓均壓錨桿，桿體材料為Q500礦用高強(qiáng)螺紋鋼，屈服強(qiáng)度19噸，最大抗拉強(qiáng)度26噸。錨桿間距為700mm，排距800_，運(yùn)輸順槽每排8根錨桿，材料順槽每排6根，靠近兩幫的兩根錨桿與鉛垂線呈60°角，其它錨桿與巷頂輪廓線垂直。每根錨桿使用一支K2335和四支Z2360樹脂藥卷，全長錨固。
[0009]錨索采用I X 19股Φ 22高強(qiáng)度低松弛鳥窩讓壓錨索。錨索間排距為1000 X 800mm，采用一支K2335和兩支Z2360樹脂藥卷錨固，錨索三花型布置(即:每兩排2根I根交錯(cuò)布置)。
[0010]同時(shí)需要增加讓壓托盤、托梁及金屬網(wǎng)等附屬結(jié)構(gòu)。讓壓托盤采用300X300X 16_拱形調(diào)心托盤；采用網(wǎng)孔為50X50_菱形金屬網(wǎng)，規(guī)格為2800X900mm ；采用Φ 16mm圓鋼焊制的寬度80mm,長2500mm的4孔鋼筋托梁。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1不同因素下巷道兩幫及頂?shù)装迨諗考?jí)差分析
[0012]圖2巷道長短錨索速度示意圖
[0013]圖3巷道長短錨索位移示意圖
[0014]圖4巷道支護(hù)斷面圖
【具體實(shí)施方式】
[0015]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例并配合附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0016]首先，從原理上對(duì)錨索和錨桿的受力情況進(jìn)行分析
[0017](一)錨索的調(diào)整
[0018]隨著拉伸應(yīng)力的增加，錨索軸力逐漸呈現(xiàn)線性增長，并在端部承受最大軸力。從圖1中可以看出，巷道圍巖位移量對(duì)錨索長度不敏感，因此適當(dāng)縮小錨索長度在理論上對(duì)圍巖位移量不造成影響，而只需考慮錨索本身的性質(zhì)。以下分兩種角度來考慮。
[0019](1)從動(dòng)能角度分析，假設(shè)有長短兩種錨索，L^L2,因?yàn)橄锏绹鷰r周邊梯度增強(qiáng)和邊界放大效應(yīng)等的影響，錨索沿長度方向形成不同的質(zhì)點(diǎn)速度。如圖2所示。
[0020]此時(shí)錨索上的質(zhì)點(diǎn)Am動(dòng)能為
1Λ ,
[0021]~Αηιν~
2(I)
[0022]速度曲線為V(I)。因而錨索系統(tǒng)動(dòng)能為
[0023]K, =~,n\^{) v2{j)dl(2 ；
[0024]則長錨索和短錨索系統(tǒng)動(dòng)能之比為
Kl m (\l'v2{l)dl 、
[0025]-^ = ^- Tl~--O)
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L1
[0026]令“ ，則a>I，H^m2則式(3)可寫為
K, m {\Ullv2{l)dlλI
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[0028]所以有<KLi，即長錨索的系統(tǒng)動(dòng)能大于短錨索系統(tǒng)動(dòng)能。所以在同等條件下，長錨索比短錨索承受更大的能量，也更加容易斷裂。
[0029](2)從錨索變形能來考慮。假設(shè)有長短兩種錨索，L1I2，如圖3所示，同時(shí)也假設(shè)錨索為全長錨固，則錨索位移應(yīng)和圍巖位移相同。[0030]此時(shí)，錨索上某Λ I長度的應(yīng)變能為
【權(quán)利要求】
1.一種強(qiáng)礦壓巷道支護(hù)設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述巷道支護(hù)包括錨桿，錨索，所述設(shè)計(jì)方法適當(dāng)增加所述錨桿長度，以使其深入圍巖塑性區(qū)范圍內(nèi)，并且同時(shí)，適當(dāng)減小所述錨索長度以減弱錨索所承受的應(yīng)變能和系統(tǒng)動(dòng)能，進(jìn)而和錨桿形成較好匹配，減少斷裂的趨勢，所述錨桿和所述錨索的具體參數(shù)如下: 錨桿長度為2.8m，錨索長度為6.5m ； 錨桿參數(shù)為:桿體為直徑22 #螺紋鋼，桿尾為螺紋M24的高強(qiáng)高預(yù)應(yīng)力讓均壓錨桿，桿體材料為Q500礦用高強(qiáng)螺紋鋼，屈服強(qiáng)度19噸，最大抗拉強(qiáng)度26噸； 錨索采用I X 19股Φ 22高強(qiáng)度低松弛鳥窩讓壓錨索； 錨桿間距為700mm，排距800mm，運(yùn)輸順槽每排8根錨桿，材料順槽每排6根，靠近兩幫的兩根錨桿與鉛垂線呈60°角，其它錨桿與巷頂輪廓線垂直，每根錨桿使用一支K2335和四支Z2360樹脂藥卷，全長錨固； 錨索間排距為1000X800mm，采用一支K2335和兩支Z2360樹脂藥卷錨固，錨索三花型布置，即，每兩排2根I根交錯(cuò)布置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種動(dòng)壓巷道支護(hù)設(shè)計(jì)方法，其特征在于，增設(shè)附屬結(jié)構(gòu)，所述附屬結(jié)構(gòu)包括讓壓托盤、托梁及金屬網(wǎng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種動(dòng)壓巷道支護(hù)設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述讓壓托盤采用300 X 300 X 16mm拱形調(diào)心托盤；所述金屬網(wǎng)采用網(wǎng)孔為50 X 50mm菱形金屬網(wǎng)，規(guī)格為.2800 X 900mm ;所述托梁采用Φ16πιπι圓鋼焊制的寬度80mm，長2500mm的4孔鋼筋托梁。
【文檔編號(hào)】E21D21/00GK103742177SQ201310745951
【公開日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2013年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月30日
【發(fā)明者】王金安, 謝俊文, 盧熹, 上官科峰, 李鵬波, 楊世杰 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué), 華亭煤業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司