[发明专利]深部巷道锚注支护体系耦合协同控制方法

说明书

本发明公开了深部巷道锚注支护体系耦合协同控制方法，其特点是，包括以下步骤：采集巷道掘进区间、工作面回采区间和留巷区间两帮、两肩和顶板的注浆锚杆和注浆锚索的受力，并对监测数据进行标准化无量纲处理，分别计算权重值和综合评价指数，建立平均耦合度模型和平均耦合协同度模型，对深部巷道锚注支护体系耦合协同进行评价；优化巷道锚注支护参数，对巷道不同区间锚注支护体系耦合协同控制进行评价，保证深部巷道全过程的稳定性。

技术领域

本发明涉及地下工程中安全技术领域，具体地讲是深部巷道锚注支护体系耦合协同控制方法。

背景技术

深部巷道地应力高，围岩受到应力扰动和超前压力影响，围岩松散破碎，自承载能力弱，支护构件无稳定的锚固岩层，支护构件无法发挥支护潜能，造成巷道顶板下沉、底鼓和两帮内挤，巷道大变形严重，直接影响巷道运输设备运行、工作人员安全和工作面正常回采。

利用注浆锚杆和注浆锚索对软弱破碎围岩进行支护，将水泥浆液充填裂隙中，破碎岩石重新胶结成整体，提高围岩自承载能力，利用注浆锚杆和注浆锚索对胶结围岩施加预应力，增加围岩主动支护强度，增强巷道稳定性，而注浆锚杆和注浆锚索协同支护，优化支护参数，充分发挥注浆锚杆和注浆锚索的支护能力，因此，深部巷道锚注支护体系耦合协同程度，决定深部巷道锚注支护控制效果，直接影响深部巷道稳定性。

现有技术存在下述问题：

1、深部锚注支护巷道只是通过位移收敛量等参数评价巷道的控制情况，无法评价锚注支护体系的注浆锚杆和注浆锚索耦合协同程度；

2、锚注支护参数在巷道掘进区间确定，无法根据注浆锚杆和注浆锚索耦合协同程度进行动态调整。

发明内容

本发明的目的是克服上述已有技术存在的不足，而提供一种深部巷道锚注支护体系耦合协同控制方法。

本发明提供的技术方案是：深部巷道锚注支护体系耦合协同控制方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：

a在掘进巷道两帮、两肩和顶板施打注浆锚杆和注浆锚索，并安装注浆锚杆和注浆锚索测力计，采集巷道掘进区间、工作面回采区间和留巷区间两帮、两肩和顶板的注浆锚杆和注浆锚索的受力；

b对注浆锚杆和注浆锚索每天、每个部位和每个区间的受力数据进行标准化无量纲处理，利用熵值法计算掘进区间、工作面回采区间和留巷区间巷道注浆锚杆和注浆锚索的权重值；

c计算深部巷道不同时刻、不同部位、不同区间的注浆锚杆和注浆锚索的综合评价指数，建立注浆锚杆和注浆锚索平均耦合度模型；

d建立注浆锚杆和注浆锚索平均耦合协同度模型，评价深部巷道锚注支护体系耦合协同情况，对比分析深部巷道掘进区间、回采区间和留巷区间耦合协同度大小，调整深部巷道锚注支护参数，确保深部巷道全过程稳定。

优选地，所述的步骤a中巷道两帮、两肩和顶板的注浆锚杆和注浆锚索测力计在一个监测断面上。

优选地，所述的步骤b中对注浆锚杆和注浆锚索每天、每个部位和每个区间的受力数据进行标准化无量纲处理，计算公式为，uij为巷道注浆锚杆和注浆锚索每天、每个部位和每个区间的受力原始数据，in(uj)为不同区间每一根注浆锚杆和注浆锚索开始时初始值，max(uj)每根注浆锚杆和注浆锚索不同区间的最大值，i为监测天数，j为每个区间注浆锚杆和注浆锚索数；

所述的掘进区间、工作面回采区间和留巷区间巷道不同部位注浆锚杆和注浆锚索的权重值为，ej为掘进区间、工作面回采区间和留巷区间巷道不同部位注浆锚杆和注浆锚索的熵值，m为监测总天数；

所述的掘进区间、工作面回采区间和留巷区间巷道不同部位注浆锚杆和注浆锚索的熵值为，kij为巷道注浆锚杆和注浆锚索每天、每个部位和每个区间的指标比重；

所述的巷道注浆锚杆和注浆锚索每天、每个部位和每个区间的指标比重为。

优选地，所述的步骤c中巷道不同区间的注浆锚杆的综合评价指数为,巷道不同区间注浆锚索的综合评价指数为，n注浆锚索总数_。