[发明专利]大巷道交叉点支护及其设计方法、优化方法

权利要求书

1.一种大巷道交叉点支护的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

确定巷道顶板的稳定性类型；

根据所述稳定性类型分别对计算锚杆参数和锚索参数，所述锚杆参数包括锚杆长度、锚杆载荷，所述锚索参数包括锚索长度及锚索数量；

所述锚杆长度通过以下公式计算获得：L≥L₁+L₂+L₃，其中，L为锚杆长度，L₁为锚杆外露长度，L₂为锚杆的有效长度，L₃为锚杆的锚固长度；

所述锚杆载荷通过以下公式计算获得：Q≧KG，其中G＝a₁b₁L₂γ，Q为锚杆载荷，a₁为锚杆之间的间距，b₁为锚杆之间的排距，γ为巷道内的悬吊岩石容重，G为巷道内的悬吊岩石的载荷，K为锚杆的安全系数；

所述锚索长度通过以下公式计算获得：X≥X₁+X₂+X₃，其中，X₁为锚索的外露长度，X₂为巷道内的潜在不稳定岩层高，X₃为索锚的固长度，X₂由下述的冒落拱公式计算：f＝R/10，其中，R为巷道内的岩石的单轴抗压强度，b₂为隧硐半宽b₂₁、或当须考虑巷道内的侧压力时为滑动楔形上顶之半宽b₂₂，a₂为巷道掘进的半宽；H为巷道的掘进高度，θ_f为巷道内的岩体的内摩擦角；

所述锚索数量通过以下公式计算获得：n≥P_v×k/R_t，P_v＝γh₀S，其中，P_v为锚索悬吊的载荷，k为安全系数，R_t为锚索的承载力，h₀为巷道内的不稳定岩层高度；γ为巷道内的悬吊岩层容重，S为巷道内的交叉点悬顶面积。

2.根据权利要求1所述的大巷道交叉点支护的设计方法，其特征在于，所述稳定性类型包括属于稳定的Ⅰ级类型，且对应于I级类型：距巷道顶板2.0m范围内有稳定岩层，且安全系数大于2，所述安全系数为巷道计算跨距与实际宽度的比值；巷道顶板破裂高度不超过1.5m。

3.根据权利要求1所述的大巷道交叉点支护的设计方法，其特征在于，所述稳定性类型包括属于中等稳定的Ⅱ级类型，且对应于Ⅱ级类型：距巷道顶板2.0～4.0m范围内有稳定岩层，且安全系数大于2，所述安全系数为巷道计算跨距与实际宽度的比值。

4.根据权利要求1所述的大巷道交叉点支护的设计方法，其特征在于，所述稳定性类型包括属于中等稳定的Ⅱ级类型，且对应于Ⅱ级类型：距巷道顶板2.0m范围内有稳定岩层，且安全系数为1.5～2，所述安全系数为巷道计算跨距与实际宽度的比值，巷道顶板破裂高度不超过3.5m。

5.根据权利要求1所述的大巷道交叉点支护的设计方法，其特征在于，所述稳定性类型包括属于不稳定的Ⅲ级类型，且对应于Ⅲ级类型：距巷道顶板4.0～6.0m范围内有稳定岩层，且安全系数大于2，所述安全系数为巷道计算跨距与实际宽度的比值。

6.根据权利要求1所述的大巷道交叉点支护的设计方法，其特征在于，所述稳定性类型包括属于不稳定的Ⅲ级类型，且对应于Ⅲ级类型：距巷道顶板2.0～4.0m范围内有稳定岩层，且安全系数为1.5～2，所述安全系数为巷道计算跨距与实际宽度的比值；巷道顶板破裂高度不超过5.5m。

7.根据权利要求1所述的大巷道交叉点支护的设计方法，其特征在于，所述稳定性类型包括属于极不稳定的Ⅳ级类型，且对应于Ⅳ级类型：距巷道顶板6.0m范围内没有稳定岩层；巷道顶板破裂高度不确定。