一种锚索支护巷道顶板失稳冒落预警方法技术

本发明专利技术涉及一种锚索支护巷道顶板失稳冒落预警方法。其包括在锚索支护巷道顶板安装锚索测力计，记录数据生成锚索受力变化曲线；根据生成的锚索受力变化曲线，初步判断顶板岩层运动情况；若锚索受力变化曲线呈上升趋势则顶板开始运动，并将顶板运动后得到的锚索受力值与锚索的设计锚固力的50％对比；当得到的锚索受力值大于设计锚固力的50％时，则把此时的锚索受力值作为锚索受力增量比率计算的始点，生成锚索受力增量比率曲线；将锚索受力增量比率与锚索受力增量比率阈值对比，若达到该阈值则进行预警。该方法采用锚索受力值及锚索受力增量比率两个参数判断顶板失稳冒落进行预警，有效解决了煤矿锚索支护巷道顶板无明显下沉而发生失稳冒落前准确预警难题。

An early warning method for roof instability of roadway supported by anchorage

The invention relates to an early warning method for the roof instability of the roadway supported by anchorage. It includes the installation of anchor in roadway roof anchor, recording data generation of cable force curve; based on the cable force curve, determine the initial movement of roof strata; if the cable force curve upward trend is beginning to roof movement, and will be the movement of the roof after the cable force value of 50% contrast with the design of anchor cable; when the cable force is greater than the design of anchoring force 50%, put this value as the cable force of cable force increment ratio calculation of starting point, generation of cable force increment ratio curve; the anchor stress increment ratio and cable force increment ratio threshold if the threshold value is compared to the early warning. The method uses the two parameters of the anchor cable force value and the increment ratio of the anchor cable to predict the roof instability and fall. It effectively solves the problem of accurate early warning before the instability of the roof of the roadway supported by the anchor cable.

【技术实现步骤摘要】
一种锚索支护巷道顶板失稳冒落预警方法
本专利技术涉及一种锚索支护巷道顶板失稳冒落预警方法。
技术介绍
目前，锚索支护在煤矿巷道中得到广泛应用，其支护效果十分显著。但是，由于煤矿巷道围岩的封闭性，围岩深部破裂发展不易察觉，易发生冒顶等事故，造成人员伤亡。现有的煤矿巷道顶板失稳冒落预警方法主要为离层量和离层速度比率两种，两者均是通过监测顶板离层变化规律进行监测预警，前者更加直接方便而准确性较差，后者通过对顶板离层监测数据进行相关处理从而提高了顶板离层失稳预警的准确性。在此基础上，ZL201310169868.X公开了一种锚杆支护巷道顶板离层失稳预警方法，该方法通过锚杆受力和离层监测相结合的监测手段，首先，基于锚杆受力曲线预测锚杆失效形式从而判断离层形式并确定离层界限值；其次，根据离层量变化曲线对比离层界限值确定离层速度比率计算始点，并生成离层速度比率曲线；最后，参考离层速度比率曲线判断是否达到离层速度比率阀值，并确定预警与否。然而，现场发现，西部弱胶结地层锚杆(索)支护时，巷道围岩顶板无明显下沉而发生沿巷帮突发性、整体性冒顶事故，冒落规模大，传统的离层量和离层速度比率等预警方法效果不佳，而锚索受力变化是该种冒落事故的最明显的信息。
技术实现思路
本专利技术旨在解决上述问题，提供了一种锚索支护巷道顶板失稳冒落预警方法，该方法主要采用锚索受力值及锚索受力增量比率两个参数判断顶板失稳冒落进行预警，有效解决了煤矿锚索支护巷道顶板无明显下沉而发生失稳冒落前准确预警难题；其采用的技术方案如下：一种锚索支护巷道顶板失稳冒落预警方法，所述方法包括：a.在锚索支护巷道顶板安装用于监测顶板锚索受力的锚索测力计，记录监测数据，并生成锚索受力变化曲线；b.根据a步骤生成的锚索受力变化曲线的变化趋势，初步判断顶板岩层运动情况；若锚索受力变化曲线基本保持不变则顶板未发生移动，若锚索受力变化曲线呈上升趋势则顶板开始运动，并将顶板运动后得到的锚索受力值与锚索的设计锚固力的50％进行对比，当锚索受力值小于设计锚固力的50％时，返回继续监测；c.根据b步骤当得到的锚索受力值大于设计锚固力的50％时，则把此时的锚索受力值作为锚索受力增量比率计算的始点，生成锚索受力增量比率曲线；d.将锚索受力增量比率与锚索受力增量比率阈值对比，若达到该阈值则进行顶板失稳冒落预警，并根据锚索受力增量比率曲线确定顶板失稳冒落的位置。在上述技术方案的基础上，所述锚索受力增量比率的计算方法如下：其中，锚索受力增量速度VF为某一时刻t锚索受力增量Ft除以监测数据采集时间间隔△t，即本专利技术具有如下优点：采用锚索受力值及锚索受力增量比率进行锚索支护巷道顶板失稳冒落预警，弥补了采用离层量和离层速度比率预警的限制，有效解决了煤矿锚索支护巷道顶板无明显离层下沉而发生失稳冒落前准确预警难题；其次，采用锚索受力增量比率阈值进行失稳冒落判别指标，消除了不同监测位置、断层等构造带来的影响，提高了预警的准确性；最后，通过锚索受力监测可有效评价锚索支护质量和工作状态，为有效加强支护措施及支护技术提供依据，从而保证巷道的正常使用。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一种实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。图1：本专利技术的方法流程图；图2：本专利技术实施例中锚索测力计的位置示意图；图3：本专利技术实施例监测生成的锚索受力变化曲线；图4：本专利技术实施例生成的锚索受力增量比率变化曲线；图中，1—玻璃钢锚杆，2—螺纹钢锚杆，3—锚索，4—金属网，5—塑料网，6—锚索测力计。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明：如图1至图4所示，本实施例的一种锚索支护巷道顶板失稳冒落预警方法，所述方法包括：a.在锚索支护巷道顶板安装用于监测顶板锚索受力的锚索测力计，记录监测数据，并生成锚索受力变化曲线；b.根据a步骤生成的锚索受力变化曲线的变化趋势，初步判断顶板岩层运动情况；若锚索受力变化曲线基本保持不变则顶板未发生移动，若锚索受力变化曲线呈上升趋势则顶板开始运动，并将顶板运动后得到的锚索受力值与锚索的设计锚固力的50％进行对比，当锚索受力值小于设计锚固力的50％时，返回继续监测；c.根据b步骤当得到的锚索受力值大于设计锚固力的50％时，则把此时的锚索受力值作为锚索受力增量比率计算的始点，生成锚索受力增量比率曲线；d.将锚索受力增量比率与锚索受力增量比率阈值对比，若达到该阈值则进行顶板失稳冒落预警，并根据锚索受力增量比率曲线确定顶板失稳冒落的位置。优选的，所述锚索受力增量比率的计算方法如下：其中，锚索受力增量速度VF为某一时刻t锚索受力增量Ft除以监测数据采集时间间隔△t，即下面采用一具体例子进行说明，某采3-1煤层，煤层厚度2.86～6.85m，平均厚度4.87m，顶板自下而上为2.16～25.09m厚的砂质泥岩和9.05～36.66m厚的砾岩，辅助运输平巷断面形状为矩形，巷道宽度为5.2m，巷道高度为3.6m，顶板锚杆采用直径长2.4m的螺纹钢锚杆，锚杆间排距为700×1000mm；顶板锚索直径长7.3m，锚索采用“2-3-2”三花布置，排距2.0m，锚索间距1.4m，锚索的设计锚固力为260kN；开采帮100采用玻璃钢锚杆，直径间排距800×1000mm；非开采帮200采用螺纹钢锚杆，直径间排距800×1000mm。如图2所示，在巷道中部锚索安设锚索测力计，数据监测记录频度设置为1次/天。根据图1所示的方法流程图：(1)根据现场监测结果，生成锚索受力变化曲线如图3所示，由锚索受力曲线可知锚索受力呈先缓慢增加后快速增加趋势，若尚未达到锚索的设计锚固力50％，监测继续；距迎头距离为锚索测力点距离用户设置的初始位置的距离，方便用户第一时间得到顶板移动的具体位置；(2)当锚索受力值超过锚索的设计锚固力50％(即130kN)时，开始计算锚索受力增量比率，并生成锚索受力增量比率曲线如图4所示，根据工程地质条件综合确定锚索受力增量比率阈值为1.86；(3)随着监测的继续，当锚索受力增量比率超过设定的阈值时进行顶板失稳冒落预警。此时，在采用单体液压支护加强支护后，通过顶板钻孔成像探测顶板破裂分布发现，锚索锚固范围内垂直裂隙发育，若不采取有效支护措施，顶板极易发生失稳冒落；所以通过本方法及时对顶板失稳冒落进行预警，防患于未然，减少灾害的发生。上面以举例方式对本专利技术进行了说明，但本专利技术不限于上述具体实施例，凡基于本专利技术所做的任何改动或变型均属于本专利技术要求保护的范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锚索支护巷道顶板失稳冒落预警方法，其特征在于，所述方法包括a.在锚索支护巷道顶板安装用于监测顶板锚索受力的锚索测力计，记录监测数据，并生成锚索受力变化曲线；b.根据a步骤生成的锚索受力变化曲线的变化趋势，初步判断顶板岩层运动情况；若锚索受力变化曲线基本保持不变则顶板未发生移动，若锚索受力变化曲线呈上升趋势则顶板开始运动，并将顶板运动后得到的锚索受力值与锚索的设计锚固力的50％进行对比，当锚索受力值小于设计锚固力的50％时，返回继续监测；c.根据b步骤当得到的锚索受力值大于设计锚固力的50％时，则把此时的锚索受力值作为锚索受力增量比率计算的始点，生成锚索受力增量比率曲线；d.将锚索受力增量比率与锚索受力增量比率阈值对比，若达到该阈值则进行顶板失稳冒落预警，并根据锚索受力增量比率曲线确定顶板失稳冒落的位置。

【技术特征摘要】
1.一种锚索支护巷道顶板失稳冒落预警方法，其特征在于，所述方法包括a.在锚索支护巷道顶板安装用于监测顶板锚索受力的锚索测力计，记录监测数据，并生成锚索受力变化曲线；b.根据a步骤生成的锚索受力变化曲线的变化趋势，初步判断顶板岩层运动情况；若锚索受力变化曲线基本保持不变则顶板未发生移动，若锚索受力变化曲线呈上升趋势则顶板开始运动，并将顶板运动后得到的锚索受力值与锚索的设计锚固力的50％进行对比，当锚索受力值小于设计锚固力的50％时，返回继续监测；c.根据b步骤当得到的锚索受力值大于设计锚固力的...

【专利技术属性】
技术研发人员：于凤海，谭云亮，赵同彬，李刚，尹延春，张玉宝，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：山东,37