[发明专利]一种煤矿巷道抗冲击能力精准计算方法

说明书

一种煤矿巷道抗冲击能力精准计算方法，通过对现场各支护构件取材进行动载冲击试验，明确了实验中的取材、实验设备、加载方式等细节内容，可得到真实抗冲击能量数值，并根据围岩稳定性状况，对顶板、帮部的各支护构件及卸压孔所能吸收的能量进行权重分配，基础数据来源真实有效，能量计算方法科学合理；提出了卸压孔吸收能量的具体计算公式，并根据围岩状况将卸压措施抗冲能量进行综合加权计算，全面的考虑了卸压措施对巷道抗冲击能力的影响关系；全面充分的考虑了顶板及帮部包括锚杆、锚索、托盘、钢带、护表网在内的各个支护结构的抗冲击能力，并充分考虑了超前支护措施所能吸收的能量，使得计算结果更符合现场实际情况。

技术领域

本发明涉及一种煤矿巷道抗冲击能力精准计算方法。

背景技术

近年来，煤矿巷道冲击地压事故频发，造成了极为惨重的人员伤亡及财产损失。合理的支护和卸压措施是冲击地压巷道必须采取的防控措施，而准确地计算巷道抗冲击能力对于冲击地压预测与防治具有重要意义。目前，关于抗冲击能力的计算方法仍然较少，仅有《一种巷道顶板锚固支护抗冲击能力的计算方法》(申请公布号CN 111259542A)，该发明针对顶板锚杆索支护系统进行抗冲击能力计算，主要考虑发生冲击地压时顶板对支护系统施加的动能和势能。王爱文等在

《煤矿冲击地压巷道三级吸能支护的强度计算方法》一文中，提到了“吸能锚杆+可缩性O型棚+吸能液压支架”形成三级吸能支护的抗冲击能力计算方法，但该方法的吸能防冲能量仅通过简单的累加进行计算，缺乏一定的合理性；吴拥政等在《深部冲击地压巷道“卸压-支护-防护”协同防控原理与技术》一文对于抗冲击性能的计算，将锚杆、锚索、金属网、U型棚、液压支架的单个抗冲击能力累加得到支护系统抗冲击能力，但忽略了卸压、钢带、托盘对抗冲击能力的重要影响，且未加区分顶板、帮部与卸压措施的防冲贡献率，得到结果与实际差别较大。

事实上，巷道抗冲击能力是支护系统锚杆；锚索及辅助系统托盘、钢带、护表网；超前支护措施液压支架，卸压措施卸压孔等共同作用的宏观体现。总体而言，现有的抗冲击能力计算方法存在以下几个方面的不足：

(1)现有的抗冲击能力计算方法中，均是将支护构件主要是锚杆和锚索的抗冲击能量进行简单的累加。在该类计算方法中，各支护构件抗冲击能量均是依据文献检索到的经验值，而该经验值是支护构件在准静态载荷作用下测算得出的；一方面，没有充分考虑动载冲击作用下支护构件的抗冲击能力，另一方面，随着支护结构加工材质的改良及其力学性能的提升，该经验值已无法体现当下锚杆索支护材料的抗冲击能力。

(2)支护因素考虑不全面。现有的抗冲击能力计算方法仅考虑锚杆、锚索的抗冲击能力，并未考虑托盘、钢带、护表网等支护配合部件的抗冲击能力，同时忽视了超前支护措施、围岩自身变形所能吸收的能量。

(3)对于冲击地压巷道，大直径钻孔卸压已成为必要措施，其通过收缩变形吸收能量从而提高支护系统的抗冲击能力，是巷道抗冲击能力计算过程中必须考虑的因素，但现有的抗冲击能力计算方法中均未对卸压孔所能吸收的能量进行计算。

发明内容

针对现有的抗冲击能力计算方法存在的各种不足，本发明提出了一种煤矿巷道抗冲击能力精准计算方法，以更加精确合理的方法进行巷道抗冲击能力计算。

技术方案：一种煤矿巷道抗冲击能力精准计算方法，包括以下步骤：

第一步：调研现场工程地质条件及具体巷道支护参数

①调研确定现场巷道的支护参数，具体包括：顶板单排锚杆的数量n_dg；顶板单排锚索的数量n_ds；顶板锚杆支护排距c；巷道宽度a；帮部单排锚杆的数量n_bg；帮部单排锚索的数量n_bs；帮部锚杆支护排距d；巷道高度b；

②调研确定现场巷道的卸压参数，具体包括：卸压孔的面积S_k，卸压孔的深度h_k，卸压孔直径的d，卸压孔的间距l；