一种巷道锚网索系统支护效果评价方法技术方案

本发明专利技术公开了一种巷道锚网索系统支护效果评价方法，主要通过监测记录若干个代表性的每根锚杆锚索的实际最大工作阻力F

Evaluation method of supporting effect of tunnel anchor net system

The invention discloses a support effect evaluation method for a tunnel anchor net cable system, which mainly monitors and records the actual maximum working resistance of each representative anchor bolt and anchor rope F

【技术实现步骤摘要】
一种巷道锚网索系统支护效果评价方法
本专利技术涉及质量评价方法，尤其涉及一种巷道锚网索系统支护效果评价方法。
技术介绍
在巷道支护中，锚网索支护因具有主动控制围岩变形、支护效果显著、施工方便快捷等优点，已经在我国众多矿山得到推广应用。目前我国锚网索支护的巷道占所有巷道总量的65％以上。由于地质采矿条件的复杂性和现场测试的粗放性，锚网索支护设计参数以经验方法为主，普遍采取保守态度，设计的支护参数过大，宁愿浪费材料，也不愿造成巷道的变形量过大，因而造成我国锚网索支护材料消耗很大，生产成本增加。包括世界上的几个主要采煤大国美国、澳大利亚和俄罗斯亦是如此。但也有的为了节约成本，设计的支护参数不足，虽然在近期不出现变形，但随着时间的推移而造成巷道的冒顶事故。目前国内外矿山巷道锚网索支护效果的评价方法，均以巷道的变形量为依据，并不考虑成本和工程造价问题，也不考虑服务年限问题。实际上应将锚杆锚索的受力过程和最终的受力大小，也作为支护效果的评价依据，这样既不会造成支护材料的浪费也不会因支护参数设计不足而造成巷道的冒顶。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种巷道锚网索系统支护效果评价方法，用该方法评价的某一巷道的支护效果，可对今后的巷道支护参数进行优化设计，达到即减少支护材料的浪费，又能提高巷道支护效果。为达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种巷道锚网索系统支护效果评价方法，包括如下步骤：第一步：在施工完成的一段有代表性的巷道中，设若干个有代表性的监测点，首先采用现有监测方法对监测点的锚杆锚索的初始工作阻力进行监测，记录每根锚杆锚索的实际最大工作阻力Fj；式中j为锚杆锚索的顺序编号；第二步：再用现有观测方法对监测点所处断面的收敛率进行观测，观测到巷道变形量稳定为止，将巷道断面收敛率小于10％的监测点作为有效监测点；第三步：采用现有拉拔试验方法对有效监测点用的该型号的锚杆锚索进行拉拔试验，记录其实际的拉拔力，试验至少取三根求其平均值Gj；式中下标j为锚杆锚索的顺序编号；第四步：计算单根锚杆索支护效率系数ηj，即单根锚杆索最大工作阻力Fj与所在组的拉拔力取平均值Fk的比值；ηj的计算公式为：ηj＝Fj/Gj第五步：计算有效监测点的锚杆索支护效率系数η，η的计算公式为：式中：n为有效监测点的个数，η是对所有有效监测点的单根锚杆索支护效率系数取均值；第六步：求取单根锚杆索支护效率系数在巷道锚网索系统支护效率系数中的离散性，即计算巷道锚网锚索系统支护效率系数方差S，公式为：第七步：对巷道锚网索系统的支护效率及支护参数的合理性进行评价，评价标准是：当巷道锚网索系统支护效率系数η＝0.7-0.8范围内、同时支护效率系数方差S小于等于0.01时，为合理的支护参数；当单根锚杆锚索支护效率系数ηj不在0.7-0.8范围内时，说明该锚杆锚索所处的巷道局部的支护强度不合理；其中：η大于0.8时为支护强度过小，应加大支护密度或加大锚杆锚索型号；η小于0.7时为支护强度过大，应减小支护密度或减小锚杆锚索型号。本专利技术的有益效果是：通过将巷道变形和锚杆锚索的支护效率系数进行协同评价，解决了锚网索支护巷道支护效果的评价方法和锚网索支护参数设计依据，为锚网索支护的巷道提供一种更为科学、可靠的评价方法，以实现巷道支护的真正节约、高效和可靠。附图说明图1是某煤矿一段代表性的锚网索支护巷道中代表性监测点布置断面图；图2是图1的代表性监测点布置展开平面图。图中，1-锚杆监测点，2-锚索监测点。具体实施方式下面结合附图对本专利技术技术方案进行详细说明。一种巷道锚网索系统支护效果评价方法，包括如下步骤：第一步：在施工完成的一段有代表性的巷道中，设锚杆监测点1和锚索监测点2，共12个有代表性的监测点，如图1图2所示，依次编号1#-12#；其中，1#-2#为材质型号Φ22×2200(Q335)的锚杆；3#-4#直径Φ20×2400(Q335)的锚杆；5#-6#为材质型号Φ17.8×4500的钢绞线锚索；7#-8#直径22mm×2200(Q500)的锚杆；9#-10#为材质型号Φ20×2400(Q500)的锚杆；11#-12#为材质型号Φ20×2200(Q335)的锚杆。首先采用现有监测方法对监测点的十根锚杆和两根锚索的初始工作阻力进行监测，记录锚杆锚索的实际最大工作阻力Fj；记录锚杆锚索的实际最大工作阻力Fj；1#-10#锚杆锚索监测过程中的实际最大工作阻力分别为：F1＝148KN，F2＝137KN，F3＝126KN，F4＝123KN，F5＝192KN，F6＝188KN，F7＝138KN，F8＝132KN，F9＝192KN，F10＝190KN，F11＝120KN，F12＝126KN。第二步：再用现有观测方法对监测点所处断面的收敛率进行观测，观测到巷道变形量稳定为止，将巷道断面收敛率小于10％的监测点作为有效监测点；通过监测，其中11#和12#锚杆支护处巷道断面收敛率大于10％，此处支护参数设计不合理，为无效监测点，故有效监测点数n＝10。第三步：采用现有拉拔试验方法对有效监测点用的该型号的锚杆锚索进行拉拔试验，记录其实际的拉拔力，试验至少取三根求其平均值Gj；式中下标j为锚杆锚索的顺序编号；通过拉拔试验：直径22mmQ335的锚杆(包括1#、2#)拉拔力G1、2＝210KN；直径20mmQ335的锚杆(包括3#、4#)拉拔力G3、4＝175KN；直径22mmQ500的锚杆(包括7#、8#)拉拔力G7、8＝260KN；直径20mmQ500的锚杆(包括9#、10#)拉拔力G9、10＝230KN，Φ17.8钢绞线锚索拉拔力G5、6＝240KN。第四步：计算单根锚杆索支护效率系数ηj，即单根锚杆索最大工作阻力Fj与所在组的拉拔力取平均值Fk的比值；ηj的计算公式为：ηj＝Fj/Gj经计算，得出1#-10#锚杆锚索支护效率系数值分别为：η1＝0.705，η2＝0.65，η3＝0.72，η4＝0.703，η5＝0.8，η6＝0.78，η7＝0.6，η8＝0.574，η9＝0.738，η10＝0.73。第五步：计算有效监测点的锚杆索支护效率系数η，η的计算公式为：式中n为有效监测点的个数，η是对所有有效监测点的单根锚杆索支护效率系数取均值；第六步：求取单根锚杆索支护效率系数在巷道锚网索系统支护效率系数中的离散性，即计算巷道锚网锚索系统支护效率系数方差S，公式为：经计算，第七步：对巷道锚网索系统的支护效率及支护参数的合理性进行评价，评价标准是：当巷道锚网索系统支护效率系数η＝0.7-0.8范围内、同时支护效率系数方差S小于等于0.01时，为合理的支护参数；当单根锚杆锚索支护效率系数ηj不在0.7-0.8范围内时，说明该锚杆锚索所处的巷道局部的支护强度不合理；其中：η大于0.8时为支护强度过小，应加大支护密度或加大锚杆锚索型号；η小于0.7时为支护强度过大，应减小支护密度或减小锚杆锚索型号；经计算分析，本专利技术实施例巷道锚网锚索系统支护效率系数η＝0.7，巷道锚网索系统支护效率系数方差S＝0.00476，说明支护强度基本位于合理范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种巷道锚网索系统支护效果评价方法，包括如下步骤：第一步：在施工完成的一段有代表性的巷道中，设多个有代表性的监测点，首先采用现有监测方法对监测点的锚杆锚索的初始工作阻力进行监测，记录每根锚杆锚索的实际最大工作阻力F

【技术特征摘要】
1.一种巷道锚网索系统支护效果评价方法，包括如下步骤：第一步：在施工完成的一段有代表性的巷道中，设多个有代表性的监测点，首先采用现有监测方法对监测点的锚杆锚索的初始工作阻力进行监测，记录每根锚杆锚索的实际最大工作阻力Fj；式中j为锚杆锚索的顺序编号；第二步：再用现有观测方法对监测点所处断面的收敛率进行观测，观测到巷道变形量稳定为止，将巷道断面收敛率小于10％的监测点作为有效监测点；第三步：采用现有拉拔试验方法对有效监测点用的该型号的锚杆锚索进行拉拔试验，记录其实际的拉拔力，试验至少取三根求其平均值Gj；式中下标j为锚杆锚索的顺序编号；第四步：计算单根锚杆索支护效率系数ηj，即单根锚杆索最大工作阻力Fj与所在组的拉拔力取平均值Fk的比值；ηj的计算公式为：ηj＝Fj/Gj第五步：计算有效监测点的锚杆索支护效率系数η，η的计算公式为：

【专利技术属性】
技术研发人员：刘立民，张进鹏，闫旭，曹君陟，孙伟，付彪，李扬，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：山东,37