深部冲击地压巷道长、短锚索协同吸能控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种深部冲击地压巷道长、短锚索协同吸能控制方法及装置，属于地质开采领域，该方法包括：确定围岩各分区的范围，所述各分区包括由巷道表面向围岩内部依次分布的流动层、塑性软化层、塑性硬化层和弹性层；根据围岩各分区的范围，确定相对远离巷道的长锚索支护位置和相对靠近巷道的短锚索支护位置，以使得短锚索支护范围超过所述流动层，以及长锚索支护范围超过所述短锚索支护范围。该方法在抑制住流动层变形的基础上，采用长锚索充分调动深部围岩，使浅部围岩和深部围岩形成一个范围更大、承载能力更强的承载结构，以避免浅部支护结构整体垮落，使浅部支护结构和深部支护结构形成耦合支护体，共同承受围岩上覆载荷，提高整体支护效果。高整体支护效果。高整体支护效果。

【技术实现步骤摘要】
深部冲击地压巷道长、短锚索协同吸能控制方法及装置


[0001]本专利技术涉及地质开采领域，尤其涉及一种深部冲击地压巷道长、短锚索协同吸能控制方法及装置。

技术介绍

[0002]目前，存在许多已有冲击地压显现、但未纳入冲击地压灾害管理的矿井。近年来，这些矿井多次发生冲击地压重特大事故，严重威胁煤矿安全高效生产，并造成严重的人员伤亡和经济损失。随着煤矿开采深度以每年8～25m的速度向深部延伸，更多矿井将面临冲击地压灾害威胁。据统计，冲击地压灾害显现主要出现在巷道中，巷道冲击地压约占冲击地压总数的87％，冲击地压主要造成巷道底板瞬间隆起、顶板坍塌以及两帮快速收敛等。
[0003]要想遏制冲击地压造成的伤亡事故，其关键在于冲击地压发生过程中要保持巷道围岩的稳定，但巷道受瞬时动载荷的影响极不稳定，极易发生大变形甚至大范围失稳垮落。因此，冲击地压巷道稳定性控制一直是冲击地压矿井巷道支护的难题。
[0004]传统的冲击地压巷道支护主要采用锚杆和锚索支护，由于锚杆强度低、预紧力低、控制范围小，导致在冲击载荷作用下巷道变形严重，经常出现冒顶坍塌事故。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种深部冲击地压巷道长、短锚索协同吸能控制方法及装置。
[0006]本专利技术提供一种深部冲击地压巷道长、短锚索协同吸能控制方法，包括：确定围岩各分区的范围，所述各分区包括由巷道表面向围岩内部依次分布的流动层、塑性软化层、塑性硬化层和弹性层；根据围岩各分区的范围，确定相对远离巷道的长锚索支护位置和相对靠近巷道的短锚索支护位置，以使得短锚索支护范围超过所述流动层，以及长锚索支护范围超过所述短锚索支护范围。
[0007]根据本专利技术提供的一种深部冲击地压巷道长、短锚索协同吸能控制方法，所述短锚索的支护结构和所述长锚索的支护结构的锚固段分布位置不同。
[0008]根据本专利技术提供的一种深部冲击地压巷道长、短锚索协同吸能控制方法，所述根据围岩各分区的范围，确定相对远离巷道的长锚索支护位置和相对靠近巷道的短锚索支护位置，包括：确定短锚索支护范围超过所述流动层，以及确定长锚索支护范围超过所述塑性硬化层。
[0009]根据本专利技术提供的一种深部冲击地压巷道长、短锚索协同吸能控制方法，所述确定围岩各分区的范围，包括根据如下公式确定围岩各分区的范围：
[0010][0011][0012][0013]其中：
[0014][0015]B＝σ
R
‑
A
[0016][0017]D＝σ
m
‑
Cα
[0018]其中，a为巷道半径，R为塑性层半径，m为塑性软化层与硬化层交界处半径，f为流动层处的半径；σ
m
为围岩极限强度，σ
R
为围岩屈服应力，σ
*
为围岩残余强度，ε
ep
为塑性硬化层临界应变，ε
m
为塑性软化层临界应变，ε
f
为塑性流动层临界应变；α为应变硬化系数，β为应变软化系数；η为扩容系数；K为应力集中系数；p为巷道原岩应力，p
i
为支护阻力。
[0019]根据本专利技术提供的一种深部冲击地压巷道长、短锚索协同吸能控制方法，所述根据围岩各分区的范围，确定相对远离巷道的长锚索支护位置和相对靠近巷道的短锚索支护位置之后，还包括：获取监测数据，其中，所述监测数据包括锚杆和锚索的支护结构受力、巷道变形数据；根据所述监测数据综合评估巷道围岩及支护结构的稳定性；或者，还包括根据所述稳定性对冲击地压巷道支护设计参数进行动态反馈。
[0020]根据本专利技术提供的一种深部冲击地压巷道长、短锚索协同吸能控制方法，所述长锚索和所述短锚索的锚索直径不小于21.8毫米，最大力延伸率不小于8％，每米锚索破断吸能量不小于20000焦。
[0021]根据本专利技术提供的一种深部冲击地压巷道长、短锚索协同吸能控制方法，所述根据围岩各分区的范围，确定相对远离巷道的长锚索支护位置和相对靠近巷道的短锚索支护位置之后，还包括：采用短锚索对围岩进行支护，并配合支护配件施加大于预设值的拉力；短锚索施工完成预设天数后，再采用短锚索对围岩进行支护；其中，所述支护配件包括编制钢筋网或钢带。
[0022]本专利技术还提供一种深部冲击地压巷道长、短锚索协同吸能控制装置，包括：分区计算模块，用于确定围岩各分区的范围，所述各分区包括由巷道表面向围岩内部依次分布的流动层、塑性软化层、塑性硬化层和弹性层；锚索定位模块，用于根据围岩各分区的范围，确定相对远离巷道的长锚索支护位置和相对靠近巷道的短锚索支护位置，以使得短锚索支护范围超过所述流动层，以及长锚索支护范围超过所述短锚索支护范围。
[0023]本专利技术还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述深部冲击地压巷道长、短锚索协同吸能控制方法。
[0024]本专利技术还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述深部冲击地压巷道长、短锚索协同吸能控制方法。
[0025]本专利技术还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器
执行时实现如上述任一种所述深部冲击地压巷道长、短锚索协同吸能控制方法。
[0026]本专利技术提供的深部冲击地压巷道长、短锚索协同吸能控制方法及装置，通过巷道的浅部支护范围超过流动层，使得浅部支护结构有足够的支护强度、刚度和延伸率来限制流动层；并在抑制住流动层变形的基础上，采用长锚索充分调动深部围岩，使浅部围岩和深部围岩形成一个范围更大、承载能力更强的承载结构，以避免浅部支护结构整体垮落，从而使浅部支护结构和深部支护结构形成耦合支护体，共同承受围岩上覆载荷，提高整体支护效果。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本专利技术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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0028]图1是本专利技术提供的深部冲击地压巷道长、短锚索协同吸能控制方法的流程示意图；
[0029]图2是本专利技术提供的巷道围岩应力与塑性区分层示意图；
[0030]图3是本专利技术提供的长、短锚索协同支护模型示意图；
[0031]图4是本专利技术提供的锚杆(索)联合支护与长、短锚索联合支护围岩变形特征曲线图；
[0032]图5是本专利技术提供的长、短锚索联合支护布置图；
[0033]图6是本专利技术提供的深部冲击地压巷道长、短锚索协同吸能控制装置的结构示意图；
[0034]图7是本专利技术提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
[0035]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术中的附图，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种深部冲击地压巷道长、短锚索协同吸能控制方法，其特征在于，包括：确定围岩各分区的范围，所述各分区包括由巷道表面向围岩内部依次分布的流动层、塑性软化层、塑性硬化层和弹性层；根据围岩各分区的范围，确定相对远离巷道的长锚索支护位置和相对靠近巷道的短锚索支护位置，以使得短锚索支护范围超过所述流动层，以及长锚索支护范围超过所述短锚索支护范围。2.根据权利要求1所述的深部冲击地压巷道长、短锚索协同吸能控制方法，其特征在于，所述短锚索的支护结构和所述长锚索的支护结构的锚固段分布位置不同。3.根据权利要求1所述的深部冲击地压巷道长、短锚索协同吸能控制方法，其特征在于，所述根据围岩各分区的范围，确定相对远离巷道的长锚索支护位置和相对靠近巷道的短锚索支护位置，包括：确定短锚索支护范围超过所述流动层，以及确定长锚索支护范围超过所述塑性硬化层。4.根据权利要求1所述的深部冲击地压巷道长、短锚索协同吸能控制方法，其特征在于，所述确定围岩各分区的范围，包括根据如下公式确定围岩各分区的范围：于，所述确定围岩各分区的范围，包括根据如下公式确定围岩各分区的范围：于，所述确定围岩各分区的范围，包括根据如下公式确定围岩各分区的范围：其中：B＝σ
R
‑
AD＝σ
m
‑
Cα其中，a为巷道半径，R为塑性层半径，m为塑性软化层与硬化层交界处半径，f为流动层处的半径；σ
m
为围岩极限强度，σ
R
为围岩屈服应力，σ
*
为围岩残余强度，ε
ep
为塑性硬化层临界应变，ε
m
为塑性软化层临界应变，ε
f
为塑性流动层临界应变；α为应变硬化系数，β为应变软化系数；η为扩容系数；K为应力集中系数；p为巷道原岩应力，p
i
为支护阻力。5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：付玉凯，吴拥政，山世昌，李挺，郝登云，
申请(专利权)人：西山煤电集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：