基于导引围岩成拱作用的回采巷道锚杆支护长度的确定方法技术

本发明专利技术公开了一种基于导引围岩成拱作用的回采巷道锚杆支护长度的确定方法，适用于围岩软弱煤层巷道的支护。根据回采巷道采用锚杆支护后的圈层结构及其稳定性特征，沿巷道轮廓线作其外接圆和外扩的同心圆，依次确定围岩中的松动收敛圈、压缩破碎圈和导引成拱圈，然后作圆心至导引拱圈的外边界的射线，测量巷道轮廓线和导引成拱圈外边界所截各射线所得线段，可得线段中的最大值，锚杆长度可取为该最大值和锚杆外露部分长度之和，该长度也为锚杆支护长度的下限，本方法操作简单，并可为优化锚杆支护长度提供依据。

【技术实现步骤摘要】
基于导引围岩成拱作用的回采巷道锚杆支护长度的确定方法
本专利技术涉及一种锚杆支护长度的确定方法，尤其是一种适用于围岩软弱的煤层巷道支护的基于导引围岩成拱作用的回采巷道锚杆支护长度的确定方法。
技术介绍
锚杆支护通过浅部围岩向巷道内收敛时，牵引深部围岩形成压缩拱(圈)，压缩拱(圈)通过锚杆阻止浅部围岩的收敛变形，形成高应力的稳定锚固区，并承担锚固区外深部围岩的变形压力。锚杆的长度可以影响巷道形成压缩拱(圈)的厚度，从而影响锚固区的稳定，影响锚杆支护效果。目前，锚杆支护长度的确定方法主要包括工程类比法、动态信息反馈设计法、理论计算法和数值模拟法，其中数值模拟方法主要作为前三种方法的辅助工具，以分析验证设计参数的可行性。由于锚杆支护理论尚不完善，目前锚杆支护参数主要采用工程类比法和动态信息反馈设计法，工程类比法是根据条件基本相同的现场条件和工程地质条件，供拟锚杆支护设计时对照采用。动态信息反馈设计法把锚杆支护设计看作为一个动态过程,这个过程包括4个阶段:1在现场地质力学实测与评估的基础上提出初始设计；2对按初始设计支护的巷道进行综合观测；3根据观测结果对初始设计加以验证,进行必要的修改、调整优化,形成正式设计；4对按正式设计支护的巷道进行日常矿压观测。两种方法都是基于已有生产经验进行设计，只是动态信息反馈设计法增加了修正的过程，并且动态信息反馈设计法的初始设计往往都基于工程类比法，因而两种方法都存在“因循守旧”的问题，不利于支护设计参数的改进与设计水平的提高。
技术实现思路
技术问题：本专利技术的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种操作简单、实用性强、效果好的基于导引围岩成拱作用的回采巷道锚杆长度的确定方法。技术方案：为实现上述技术问题，本专利技术的基于导引围岩成拱作用的回采巷道锚杆支护长度的确定方法，根据现场实际情况，将锚杆支护巷道围岩划分为松动收敛圈、压缩破碎圈和导引成拱圈；具体步骤如下：(a)根据巷道断面形状和轮廓尺寸，采用计算机辅助绘图软件，绘制在巷道断面的最小外接圆作为松动收敛圈的松动收敛圈外边界；(b)向外扩展，作松动收敛圈外边界的同心圆，作为压缩破碎圈的压缩破碎圈外边界，围岩系数f大于3时，扩展厚度为0.1m，围岩系数f小于3时，扩展厚度为0.2m；(c)向外扩展，作压缩破碎圈外边界的同心圆，作为导引成拱圈的导引成拱圈外边界，扩展厚度为0.5m；(d)从导引成拱圈外边界圆的圆心作过特征点的射线，特征点为组成巷道断面的线段或圆弧的中点；(e)在各射线上测量巷道轮廓线和导引成拱圈外边界所截线段的长度，根据所测量长度值得出其中的最长线段，设计顶锚杆和帮锚杆长度均等于最长线段的长度与锚杆外露部分长度的和，所有锚杆的长度取设计锚杆长度的下限。所述锚杆的锚杆外露部分的长度取0.05m。有益效果：由于采用了上述技术方案，本专利技术基于导引围岩成拱作用的确定回采巷道锚杆长度的方法，根据巷道断面形状和轮廓尺寸，采用计算机辅助绘图软件，可快速做出巷道轮廓线的外接圆，作为作松动收敛圈的外边界，并依次画出压缩破碎圈和导引成拱圈外边界，可快速画出以各边界圆圆心为端点，过巷道轮廓线特征点的射线，并测量各射线在巷道轮廓线与导引成拱圈外边界线间的线段长度，把其中的最大值加上锚杆外露部分长度作为锚杆长度，或要求实际锚杆长度大于该锚杆长度。与现有技术相比，操作简单，并给出了锚杆长度的下限，可为优化锚杆参数，选择经济合理的锚杆长度提供依据，本专利技术基于锚杆导引围岩成拱作用给出了锚杆长度的方法，为现场支护参数的优化与改进提供了依据，其方法操作简便，实用性强，为锚杆支护技术提供了一种新方法，具有广泛的实用性。附图说明图1是本专利技术的基于导引围岩成拱作用的回采巷道锚杆支护长度的示意图；图2是本专利技术的锚杆支护巷道圈层结构示意图。图中：1-巷道轮廓线，2-松动收敛圈，3-压缩破碎圈，4-导引成拱圈，5-松动收敛圈外边界，6-压缩破碎圈外边界，7-导引成拱圈外边界，8-射线，9-线段，10-最长线段，11-锚杆，12-锚杆外露部分。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的一个实施例作进一步的描述：本专利技术的基于导引围岩成拱作用的回采巷道锚杆支护长度的确定方法，根据现场实际情况，将锚杆支护巷道围岩划分为松动收敛圈2、压缩破碎圈3和导引成拱圈4；具体步骤如下：(a)根据巷道断面形状和轮廓尺寸，采用计算机辅助绘图软件(如AutoCAD)，绘制巷道轮廓线1的最小外接圆作为松动收敛圈2的松动收敛圈外边界5；(b)向外扩展，作松动收敛圈外边界5的同心圆，作为压缩破碎圈3的压缩破碎圈外边界(6)，围岩系数f大于3时，扩展厚度为0.1m，围岩系数f小于3时，扩展厚度为0.2m；(c)向外扩展，作压缩破碎圈外边界6的同心圆，作为导引成拱圈4的导引成拱圈外边界7，扩展厚度为0.5m；(d)从导引成拱圈外边界7圆的圆心O作过特征点的射线8，特征点为组成巷道断面的线段或圆弧的中点；(e)在射线8上，测量巷道轮廓线1和导引成拱圈外边界7所截线段9的长度，根据所测量长度值得出其中的最长线段10，设计顶锚杆和帮锚杆长度相同，等于该最长线段的长度与锚杆11外露部分长度的和，所述锚杆11的长度为设计锚杆长度的下限。所述锚杆11的锚杆外露部分12的长度取0.05m。如图2所示的巷道围岩圈层结构，在圈层结构图中作图2所示的射线8，在各射线8上量取巷道轮廓线和导引拱外边界间的线段9长度，并确定锚杆11的长度。最长线段10的长度加锚杆外露部分12的长度作为锚杆11的设计长度。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于导引围岩成拱作用的回采巷道锚杆支护长度的确定方法，其特征在于：根据现场实际情况，将锚杆支护巷道围岩划分为松动收敛圈（2）、压缩破碎圈（3）和导引成拱圈（4）；具体步骤如下：（a）根据巷道断面形状和轮廓尺寸，采用计算机辅助绘图软件，绘制在巷道断面的最小外接圆作为松动收敛圈（2）的松动收敛圈外边界（5）；（b）向外扩展，作松动收敛圈外边界（5）的同心圆，作为压缩破碎圈（3）的压缩破碎圈外边界（6），围岩系数f大于3时，扩展厚度为0.1m，围岩系数f小于3时，扩展厚度为0.2m；（c）向外扩展，作压缩破碎圈外边界（6）的同心圆，作为导引成拱圈（4）的导引成拱圈外边界（7），扩展厚度为0.5m；（d）从导引成拱圈外边界（7）圆的圆心作过特征点的射线（8），特征点为组成巷道断面的线段或圆弧的中点；（e）在各射线（8）上测量巷道轮廓线（1）和导引成拱圈外边界（7）所截线段（9）的长度，根据所测量长度值得出其中的最长线段（10），设计顶锚杆和帮锚杆长度均等于最长线段（10）的长度与锚杆（11）外露部分长度的和，所有锚杆（11）的长度取设计锚杆长度的下限。

【技术特征摘要】
1.一种基于导引围岩成拱作用的回采巷道锚杆支护长度的确定方法，其特征在于：根据现场实际情况，将锚杆支护巷道围岩划分为松动收敛圈（2）、压缩破碎圈（3）和导引成拱圈（4）；具体步骤如下：（a）根据巷道断面形状和轮廓尺寸，采用计算机辅助绘图软件，绘制在巷道断面的最小外接圆作为松动收敛圈（2）的松动收敛圈外边界（5）；（b）向外扩展，作松动收敛圈外边界（5）的同心圆，作为压缩破碎圈（3）的压缩破碎圈外边界（6），围岩系数f大于3时，扩展厚度为0.1m，围岩系数f小于3时，扩展厚度为0.2m；（c）向外扩展，作压缩破碎圈外边界（6）的同心圆，作为导引成拱圈（4...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨培举，王业恒，刘长友，吴锋锋，鲁岩，杨敬轩，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32