深部巷道锚注支护体系耦合协同控制方法技术

本发明专利技术公开了深部巷道锚注支护体系耦合协同控制方法，其特点是，包括以下步骤：采集巷道掘进区间、工作面回采区间和留巷区间两帮、两肩和顶板的注浆锚杆和注浆锚索的受力，并对监测数据进行标准化无量纲处理，分别计算权重值和综合评价指数，建立平均耦合度模型和平均耦合协同度模型，对深部巷道锚注支护体系耦合协同进行评价；优化巷道锚注支护参数，对巷道不同区间锚注支护体系耦合协同控制进行评价，保证深部巷道全过程的稳定性。保证深部巷道全过程的稳定性。保证深部巷道全过程的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
深部巷道锚注支护体系耦合协同控制方法


[0001]本专利技术涉及地下工程中安全
，具体地讲是深部巷道锚注支护体系耦合协同控制方法。

技术介绍

[0002]深部巷道地应力高，围岩受到应力扰动和超前压力影响，围岩松散破碎，自承载能力弱，支护构件无稳定的锚固岩层，支护构件无法发挥支护潜能，造成巷道顶板下沉、底鼓和两帮内挤，巷道大变形严重，直接影响巷道运输设备运行、工作人员安全和工作面正常回采。
[0003]利用注浆锚杆和注浆锚索对软弱破碎围岩进行支护，将水泥浆液充填裂隙中，破碎岩石重新胶结成整体，提高围岩自承载能力，利用注浆锚杆和注浆锚索对胶结围岩施加预应力，增加围岩主动支护强度，增强巷道稳定性，而注浆锚杆和注浆锚索协同支护，优化支护参数，充分发挥注浆锚杆和注浆锚索的支护能力，因此，深部巷道锚注支护体系耦合协同程度，决定深部巷道锚注支护控制效果，直接影响深部巷道稳定性。
[0004]现有技术存在下述问题：1、深部锚注支护巷道只是通过位移收敛量等参数评价巷道的控制情况，无法评价锚注支护体系的注浆锚杆和注浆锚索耦合协同程度；2、锚注支护参数在巷道掘进区间确定，无法根据注浆锚杆和注浆锚索耦合协同程度进行动态调整。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是克服上述已有技术存在的不足，而提供一种深部巷道锚注支护体系耦合协同控制方法。
[0006]本专利技术提供的技术方案是：深部巷道锚注支护体系耦合协同控制方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：a在掘进巷道两帮、两肩和顶板施打注浆锚杆和注浆锚索，并安装注浆锚杆和注浆锚索测力计，采集巷道掘进区间、工作面回采区间和留巷区间两帮、两肩和顶板的注浆锚杆和注浆锚索的受力；b对注浆锚杆和注浆锚索每天、每个部位和每个区间的受力数据进行标准化无量纲处理，利用熵值法计算掘进区间、工作面回采区间和留巷区间巷道注浆锚杆和注浆锚索的权重值；c计算深部巷道不同时刻、不同部位、不同区间的注浆锚杆和注浆锚索的综合评价指数，建立注浆锚杆和注浆锚索平均耦合度模型；d建立注浆锚杆和注浆锚索平均耦合协同度模型，评价深部巷道锚注支护体系耦合协同情况，对比分析深部巷道掘进区间、回采区间和留巷区间耦合协同度大小，调整深部巷道锚注支护参数，确保深部巷道全过程稳定。
[0007]优选地，所述的步骤a中巷道两帮、两肩和顶板的注浆锚杆和注浆锚索测力计在一个监测断面上。
[0008]优选地，所述的步骤b中对注浆锚杆和注浆锚索每天、每个部位和每个区间的受力数据进行标准化无量纲处理，计算公式为，uij为巷道注浆锚杆和注浆锚索每天、每个部位和每个区间的受力原始数据，in(uj)为不同区间每一根注浆锚杆和注浆锚索开始时初始值，max(uj)每根注浆锚杆和注浆锚索不同区间的最大值，i为监测天数，j为每个区间注浆锚杆和注浆锚索数；所述的掘进区间、工作面回采区间和留巷区间巷道不同部位注浆锚杆和注浆锚索的权重值为，ej为掘进区间、工作面回采区间和留巷区间巷道不同部位注浆锚杆和注浆锚索的熵值，m为监测总天数；所述的掘进区间、工作面回采区间和留巷区间巷道不同部位注浆锚杆和注浆锚索的熵值为，kij为巷道注浆锚杆和注浆锚索每天、每个部位和每个区间的指标比重；所述的巷道注浆锚杆和注浆锚索每天、每个部位和每个区间的指标比重为。
[0009]优选地，所述的步骤c中巷道不同区间的注浆锚杆的综合评价指数为,巷道不同区间注浆锚索的综合评价指数为，n注浆锚索总数
。
[0010]优选地，所述的步骤c中注浆锚杆和注浆锚索平均耦合度模型为。
[0011]优选地，所述的步骤d中注浆锚杆和注浆锚索平均耦合协同度模型为,评价深部巷道锚注支护体系耦合协同等级，δ、ε为重要性系数，注浆锚杆和注浆锚索的重要程度。
[0012]本专利技术的有益效果：1、利用平均耦合协同度评价深部巷道锚注支护体系，优化巷道锚注支护参数，在合理的支护参数下充分发挥锚注支护构件的支护潜能；2、对巷道不同区间锚注支护体系耦合协同控制进行评价，分析不同区间耦合协同度与安全值之间的关系，并针对性的调整区间锚注支护参数，保证深部巷道全过程的稳定性。
附图说明
[0013]图1是本专利技术的流程图；图2本专利技术的深部锚注支护巷道掘进区间示意图；图3本专利技术的深部锚注支护巷道回采区间示意图；图4本专利技术的深部锚注支护巷道留巷区间示意图。
[0014]图中：1煤层，2工作面，3采空区，4监测断面，5掘进巷道，q掘进区间，c工作面回采区间，h留巷区间。
具体实施方式
[0015]下面结合附图对本专利技术进行详细说明。
[0016]如图1、2、3、4所示，以煤矿的深部巷道锚注支护体系为例，深部巷道锚注支护体系包括煤层1和采空区3；深部巷道锚注支护体系耦合协同控制方法， 它包括以下步骤：第一步，在掘进巷道5两帮、两肩和顶板施打注浆锚杆和注浆锚索，并安装注浆锚杆和注浆锚索测力计，采集巷道掘进区间q、工作面2回采区间c和留巷区间h两帮、两肩和顶板的注浆锚杆和注浆锚索的受力；深部巷道开挖完成后，立即对巷道实施锚注支护，在巷道两帮、两肩和顶板安装注浆锚杆和注浆锚索测力计，且注浆锚杆和注浆锚索测力计必须在一个监测断面4上，每天相同的时间点采集注浆锚杆和注浆锚索的受力大小，保证注浆锚杆和注浆锚索受力时间一致性；注浆锚杆和注浆锚索受力监测贯穿掘进巷道5全过程，巷道划分为三个不同的区间，分别为巷道开始掘进至工作面2开始回采为巷道掘进区间q，工作面2开始回采至回采到监测断面为工作面2回采区间c，工作面2回采到监测断面4至工作面2后巷道稳定为留巷区间h；注浆锚杆和注浆锚索受力监测贯穿巷道全过程，巷道划分为三个不同的区间，分别为巷道开始掘进至工作面开始回采为巷道掘进区间q，工作面开始回采至回采到监测断面为工作面回采区间c，工作面回采到监测断面至工作面后巷道稳定为留巷区间h；第2步，对注浆锚杆和注浆锚索每天、每个部位和每个区间的受力数据进行标准化无量纲处理，利用熵值法计算掘进区间q、工作面2回采区间c和留巷区间h巷道注浆锚杆和注浆锚索的权重值；对注浆锚杆和注浆锚杆监测数据进行统计，对每根注浆锚杆和注浆锚索受力监测数据分别进行归集，并根据巷道划分的三个区间，将注浆锚杆和注浆锚索监测数据整理归纳为三个数据库，最终形成注浆锚杆和注浆锚索监测数据集和数据库；对数据集和数据库内的注浆锚杆和注浆锚索监测数据进行标准化无量纲处理，计算公式为，u
ij
为巷道注浆锚杆和注浆锚索每天、每个部位和每个区间的监测原始数据，in(u
j
)为不同区间每根注浆锚杆和注浆锚索开始时初始值，max(u
j
)每根注浆锚杆和注浆锚索不同区间的最大值，i为监测天数，j为每个区间注浆锚杆和注浆锚索数；
利用标准化无量纲处理的监测数据，计算每天、每个部位和每个区间的注浆锚杆和注浆锚索的指标比重，指标比重，为在一定区间范围内，注浆锚杆或注浆锚索每天无量纲数据的总和；利用注浆锚杆和注浆锚索指标比重，计算掘进区间q、工作面2回采区间c和留巷区间h巷道注浆锚杆本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.深部巷道锚注支护体系耦合协同控制方法，其特征在于，包括以下步骤：a在掘进巷道两帮、两肩和顶板施打注浆锚杆和注浆锚索，并安装注浆锚杆和注浆锚索测力计，采集巷道掘进区间、工作面回采区间和留巷区间两帮、两肩和顶板的注浆锚杆和注浆锚索的受力；b对注浆锚杆和注浆锚索每天、每个部位和每个区间的受力数据进行标准化无量纲处理，利用熵值法计算掘进区间、工作面回采区间和留巷区间巷道注浆锚杆和注浆锚索的权重值；c计算深部巷道不同时刻、不同部位、不同区间的注浆锚杆和注浆锚索的综合评价指数，建立注浆锚杆和注浆锚索平均耦合度模型；d建立注浆锚杆和注浆锚索平均耦合协同度模型，评价深部巷道锚注支护体系耦合协同情况，对比分析深部巷道掘进区间、回采区间和留巷区间耦合协同度大小，调整深部巷道锚注支护参数，确保深部巷道全过程稳定。2.根据权利要求1所述的深部巷道锚注支护体系耦合协同控制方法，其特征在于，所述的步骤a中巷道两帮、两肩和顶板的注浆锚杆和注浆锚索测力计在一个监测断面上。3.根据权利要求1所述的深部巷道锚注支护体系耦合协同控制方法，其特征在于，所述的步骤b中对注浆锚杆和注浆锚索每天、每个部位和每个区间的受力数据进行标准化无量纲处理，计算公式为 ，uij为巷道注浆锚杆和注浆锚索每天、每个部位和每个区间的受力原始数...

【专利技术属性】
技术研发人员：王雷，鹿伟，宋克志，孙会彬，吴怡林，蔺维南，
申请(专利权)人：山东启橙工程科技有限公司，
类型：发明
国别省市：