[发明专利]一种分析深部软弱煤岩预应力锚杆压缩拱承载性能的方法及装置

说明书

本发明公开了一种分析深部软弱煤岩预应力锚杆压缩拱承载性能的方法及装置，该装置主要包括位移计、数据记录器与数据分析仪，所述位移计测点位于巷道近原岩位置、预应力锚杆压缩拱边界位置、预应力锚杆压缩拱范围三分之二位置、预应力锚杆压缩拱范围三分之一位置，数据分析仪主要包括数据处理器以及数据显示器，数据处理器对数据记录器中不同时点预应力锚杆压缩拱范围内各测点变形量进行分析，本发明涉及巷道支护技术领域。该分析深部软弱煤岩锚杆压缩拱承载性能的方法及装置，解决了现有工程中缺乏评价深部软弱煤岩预应力锚杆压缩拱承载性能量化指标，不能根据容许临界值动态评价深部软弱煤岩预应力锚杆压缩拱承载合理性的问题。

技术领域

本发明涉及巷道支护技术领域，具体为一种分析深部软弱煤岩预应力锚杆压缩拱承载性能的方法及装置。

背景技术

如图1，深部软弱煤岩巷道广泛采用预应力锚杆(索)等组合支护。如图2，预应力锚杆由于预紧力作用在围岩中形成附加压应力并相互叠加形成压缩拱，由于压缩拱充分使用了围岩自承载能力，承载能力显著提高，选择合理的预应力锚杆支护参数形成合理承载的预应力锚杆压缩拱有重要工程实用价值。目前，由于对压缩拱承载机制尚未完全弄清，主要在理论分析及数值模拟基础上，以经验为主确定锚杆(索)合理支护参数，由于缺乏依据，往往与工程实际不尽一致。如图3，工程实践中，采用工程常用的监测方法对预应力锚杆压缩拱承载性能进行监测，从而判断预应力锚杆支护参数合理性并及时调整支护参数保持压缩拱承载达到最佳有广泛工程应用背景。本发明针对埋深H≥800.0m，煤岩岩性粘结力c为c＝(0.7～1.0)MPa，内摩擦角φ为φ＝(18°～22°)的深部软岩巷道。采用工程中常用的多点位移计通过工程实测锚杆压缩拱范围内煤岩变形及其随时间变化来分析深部软弱煤岩预应力锚杆压缩拱承载性能，无需特殊手段，操作简单，便于工程应用。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种分析深部软弱煤岩预应力锚杆压缩拱承载性能的方法及装置，解决了现有工程中缺乏评价深部软弱煤岩预应力锚杆压缩拱承载性能量化指标，不能根据容许临界值动态评价深部软弱煤岩预应力锚杆压缩拱承载合理性的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种分析深部软弱煤岩预应力锚杆压缩拱承载合理性的装置，包括位移计、数据记录器与数据分析仪，所述位移计的测点设置有4个，标号分别为01-04，依次设置在巷道近原岩位置、预应力锚杆压缩拱边界位置、预应力锚杆压缩拱范围三分之二位置与预应力锚杆压缩拱范围三分之一位置，各个测点位置均布置有位移计固定装置，所述位移计固定装置的标号分别为1.1-1.4，与测点01-04一一对应，所述位移计固定装置上固定连接有所述位移计，所述位移计连接有钢丝绳，所述钢丝绳依次标号为2.1-2.4，与测点位置1.1-1.4一一对应，所述钢丝绳的另一端与数据记录器连接，所述数据记录器通过信号线与数据分析仪连接。

优选的，所述数据分析仪包括数据处理器与数据显示器，所述数据分析仪中的数据处理器通过对数据记录器记录不同时刻的压缩拱变形进行分析，并与设定的临界容许值比较及时对预应力锚杆压缩拱承载合理性进行评价并预警，所述数据分析仪中数据显示器显示相邻时点变形速度比值系数及其随时间演化曲线。

一种分析深部软弱煤岩预应力锚杆压缩拱承载合理性的装置的分析方法，包括以下步骤：

a、根据实验室及现场实测结合现场地质资料，确定巷道断面易于“失稳”重点部位与易于“失稳”重点部位预应力锚杆压缩拱厚度；

b、实验室及现场实测确定煤岩剪切模量及粘性系数力学参数；