【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及矿山巷道支护领域，具体涉及一种巷道支护锚杆长度确定方法。
技术介绍
1、锚杆支护是巷道稳定性控制的重要手段，通过将钢筋锚杆锚入损伤破裂围岩内部，并通过粘结剂、托盘和预紧力的共同作用，将锚杆与围岩形成相对完整的锚固结构，提高围岩的整体强度与承载能力，改善围岩受力状态，并对松动岩体起到悬吊作用，从而控制围岩变形，提高巷道围岩稳定性。
2、锚杆长度是巷道锚杆支护的重要参数，对支护效果具有重要影响。锚杆长度不够，难以产生足够的锚固力，不能有效控制围岩变形。锚杆长度过长，不仅浪费材料、增加成本，还会影响锚杆安装施工。因此，确定准确合理的锚杆长度，是巷道锚杆支护设计的重点和难点。
3、申请号为2017102133834的中国专利技术申请公开了一种巷道支护用锚杆的长度确定方法，该方法首先基于塑性力学和松动圈理论求得巷道围岩塑性区发育深度，然后作巷道断面外接圆的塑性区拓展同心圆，再以巷道表面到塑性区拓展同心圆的距离叠加锚杆外露长度和锚杆锚固长度，得到锚杆长度参数。其缺点在于：该方法以巷道围岩塑性区外边界深度为基础计算锚杆长度，本质上是把整个塑性区围岩作为支护对象，忽略了塑性区内应变软化围岩的承载能力，得到的锚杆长度计算结果偏长，进而导致支护过度。
技术实现思路
1、本申请通过提供一种巷道支护锚杆长度确定方法，解决了现有的锚杆长度确定方法得到的锚杆长度偏长，进而导致支护过度的问题。
2、为达到上述目的，本申请采用如下技术方案。
3、提供一
4、根据如下公式计算巷道支护锚杆长度l0：
5、l0＝l1+l2+l3；
6、其中，l1为锚杆外露段长度，0.1m≤l1≤0.15m；l2为锚杆自由段长度；l3为锚杆锚固段长度，l3≥0.3m；
7、
8、式中，rc为围岩关键承载区内半径，r0为巷道等效圆半径，w为巷道宽度。
9、需要说明的是，巷道开挖后，巷道围岩内部应力重新分配，在重分布应力(也称二次应力)的作用下，围岩发生不同程度的变形破坏，根据围岩损伤破裂的程度和所处的应力状态，由浅入深依次划分为破碎区、塑性区和弹性区。
10、巷道围岩破碎区是指巷道开挖后处于破碎状态的围岩所在的区域，也称松动区、松动圈，位于巷道围岩浅层，一般呈环带状或似环带状分布，其内部应力小于巷道围岩压力。
11、巷道围岩塑性区是指巷道开挖后处于塑性状态的围岩所在的区域，也称塑性软化区，位于巷道围岩破碎区以深并与之相接，一般呈环带状分布，其内部应力大于巷道围岩压力而小于巷道围岩峰值应力；巷道围岩塑性区以深为弹性区，即巷道开挖后处于弹性状态的围岩所在的区域。
12、巷道围岩关键承载区是指巷道围岩内部起主要承载作用的相对高应力区，位于巷道围岩塑性区和弹性区相接触附近区域，一般也呈环带状分布，其内部应力大于巷道围岩压力的1.2～1.5倍，而小于巷道围岩峰值应力。
13、围岩关键承载区内半径rc可采用多种现有方法中的任意一种计算得到，本专利技术针对其中一种进行举例说明：根据巷道围岩承载分区理论计算围岩关键承载区内半径rc，具体地，所述围岩关键承载区内半径rc通过如下公式计算得到：
14、rc＝(1-α)rf+αtp；
15、式中，α为应力调节系数，取值范围为0.5～0.8，rf为巷道围岩破碎区外半径，rp为巷道围岩塑性区外半径。
16、巷道围岩破碎区外半径rf和巷道围岩塑性区外半径rp可采用多种现有方法中的任意一种计算得到，本专利技术针对其中一种进行举例说明：根据岩体开挖损伤区理论计算巷道围岩破碎区外半径rf，根据弹塑性力学和巷道围岩变形分区理论计算巷道围岩塑性区外半径rp。具体地，所述巷道围岩破碎区外半径rf和巷道围岩塑性区外半径rp分别通过如下公式计算得到：
17、
18、式中，σc为巷道围岩岩石单轴抗压强度；σ0为巷道围岩压力；
19、巷道围岩压力σ0可通过如下公式计算得到：
20、或σ0＝γh；
21、式中，σ1为最大主应力，σ2为中间主应力，σ3为最小主应力，γ为岩层平均重度，h为巷道深度。
22、
23、式中，σcm为基于摩尔-库伦强度准则定义的岩体单轴抗压强度，k为摩尔-库伦强度线斜率，c为巷道围岩的粘聚力；为巷道围岩的内摩擦角。
24、巷道等效圆半径r0可采用多种现有方法中的任意一种计算得到，本专利技术针对其中一种进行举例说明：根据公式计算法(也可以采用几何作图法)计算巷道等效圆半径r0。具体地，所述巷道等效圆半径r0通过如下公式计算得到：
25、
26、式中，h为巷道高度。
27、本申请至少具有如下技术效果或优点：合理利用了巷道围岩应变软化区的峰后强度和承载能力，综合考虑了围岩破碎区和塑性区的结构特征与承载特性，给出了确定巷道支护锚杆长度的方法流程和计算公式，使锚杆长度更加合理。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种巷道支护锚杆长度确定方法，包括：
2.根据权利要求1所述的巷道支护锚杆长度确定方法，其特征在于，所述围岩关键承载区内半径rc通过如下公式计算得到：
3.根据权利要求2所述的巷道支护锚杆长度确定方法，其特征在于，所述巷道围岩破碎区外半径rf和巷道围岩塑性区外半径rp分别通过如下公式计算得到：
4.根据权利要求1-3任一项所述的巷道支护锚杆长度确定方法，其特征在于，所述巷道等效圆半径r0通过如下公式计算得到：
【技术特征摘要】
1.一种巷道支护锚杆长度确定方法，包括：
2.根据权利要求1所述的巷道支护锚杆长度确定方法，其特征在于，所述围岩关键承载区内半径rc通过如下公式计算得到：
3.根据权利要求2所述的巷道支护锚杆长度确定方...
【专利技术属性】
技术研发人员：雷显权，刘福春，熊有为，刘恩彦，余一松，汪小东，张帅帅，
申请(专利权)人：长沙有色冶金设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。