[发明专利]一种强矿压巷道支护设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及技术领域为煤矿安全领域包括其他地下深部作业安全领域，具体涉及一种存在冲击地压危险巷道的支护设计方法。

背景技术

煤矿及其他金属矿巷道支护一般分为组合梁理论、冒落拱理论、组合拱理论和松动圈理论等。

一般来说在矿区实践当中，都分别采用一种或几种理论结合矿区实际来做支护设计，上述理论都在一定情况下才适用，却很少考虑到强矿压存在的状况。因而需要对强矿压巷道的支护设计做一定的改进。而如“煤矿深部全煤巷道冲击地压解危方法”（申请号/专利号：200910242246）等方法，涉及到了金属网及W型钢带等支护件，但对锚杆、索联合支护涉及较少。

通过存在强矿压危险的某煤矿实践表明，传统的巷道支护设计存在一定的问题，在掘进巷道采用锚杆-锚索联合支护，但在使用过程中锚索断裂和锚杆退锚的现象十分明显，因而我们提出了针对冲击危险性巷道的改进的支护设计方法。

发明内容

针对强矿压巷道锚杆退锚、锚索断裂的情况，提出了减小锚索长度增加锚杆长度的调整策略。

适当加大锚杆长度以取得更好的支护效果。建议锚杆长度从2.4m增加到2.8m，以深入围岩塑性区范围内。

把锚索长度从7.3m减小到6.5m，可以有效提高支护效果。一方面锚索6.5m，已经布置在巷道顶板的塑性区范围内，另外一方面，适当减小锚索长度，有利于减弱锚索所承受的应变能和系统动能，进而和锚杆形成较好匹配，减少断裂的趋势。长短结合，能有效地提高围岩的稳定程度。同时，锚索支护作为一种高承载力的支护手段，也能减轻巷旁压力。具体参数如下：

锚杆杆体为直径22＃螺纹钢，杆尾为螺纹M24的高强高预应力让均压锚杆，杆体材料为Q500矿用高强螺纹钢，屈服强度19吨，最大抗拉强度26吨。锚杆间距为700mm，排距800mm，运输顺槽每排8根锚杆，材料顺槽每排6根，靠近两帮的两根锚杆与铅垂线呈60°角，其它锚杆与巷顶轮廓线垂直。每根锚杆使用一支K2335和四支Z2360树脂药卷，全长锚固。

锚索采用1×19股22高强度低松弛鸟窝让压锚索。锚索间排距为1000×800mm，采用一支K2335和两支Z2360树脂药卷锚固，锚索三花型布置（即：每两排2根1根交错布置）。

同时需要增加让压托盘、托梁及金属网等附属结构。让压托盘采用300×300×16mm拱形调心托盘；采用网孔为50×50mm菱形金属网，规格为2800×900mm；采用Ф16mm圆钢焊制的宽度80mm，长2500mm的4孔钢筋托梁。

附图说明

图1不同因素下巷道两帮及顶底板收敛级差分析

图2巷道长短锚索速度示意图

图3巷道长短锚索位移示意图

图4巷道支护断面图

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例并配合附图，对本发明进一步详细说明。

首先，从原理上对锚索和锚杆的受力情况进行分析

（一）锚索的调整

随着拉伸应力的增加，锚索轴力逐渐呈现线性增长，并在端部承受最大轴力。从图1中可以看出，巷道围岩位移量对锚索长度不敏感，因此适当缩小锚索长度在理论上对围岩位移量不造成影响，而只需考虑锚索本身的性质。以下分两种角度来考虑。

（1）从动能角度分析，假设有长短两种锚索，L₁>L₂，因为巷道围岩周边梯度增强和边界放大效应等的影响，锚索沿长度方向形成不同的质点速度。如图2所示。

此时锚索上的质点Δm动能为

12Δmv2---(1)]]>

速度曲线为v(l)。因而锚索系统动能为