[发明专利]一种基于冒落拱矢高确定的回采巷道支护方法

摘要

本发明公开了一种基于冒落拱矢高确定的回采巷道支护方法，包括步骤：一、巷道开挖；二、围岩基本力学参数及巷道两帮岩体的侧压力系数确定；三、极限冒落拱矢高确定：根据所确定侧压力系数λ，并结合围岩基本力学参数，对第一极限冒落拱的矢高b₂和第二极限冒落拱的矢高b₃进行确定；四、巷道支护方案确定：根据b₂和b₃对巷道顶板浅层支护结构和巷道顶板深层支护结构分别进行确定；五、巷道围岩支护施工；六、下一节段开挖及巷道围岩支护施工；七、多次重复步骤六，直至完成矩形巷道的全部开挖及巷道围岩支护施工过程。本发明方法步骤简单、实现方便且使用效果好，能对矩形巷道顶板进行有效加固，避免了矩形巷道的返修工作，且施工成本低。

主权项

一种基于冒落拱矢高确定的回采巷道支护方法，其特征在于：沿巷道纵向延伸方向由前至后分多个节段对矩形巷道(1)进行开挖及围岩支护施工，矩形巷道(1)的横断面为矩形，多个所述节段的开挖及围岩支护施工方法均相同；对于任一节段进行开挖及围岩支护施工时，包括以下步骤：步骤一、巷道开挖：对当前所施工节段进行开挖；步骤二、围岩基本力学参数及巷道两帮岩体的侧压力系数确定：通过对现场所取岩样进行室内试验，对步骤一中开挖后当前所施工节段的围岩基本力学参数进行测试；并且，对当前所施工节段的巷道两帮岩体的侧压力系数λ进行确定，λ＞0；步骤三、极限冒落拱矢高确定：根据步骤二中所确定的侧压力系数λ，并结合所确定的围岩基本力学参数，对开挖后巷道帮部发生楔形破坏时冒落形成的第一极限冒落拱(2‑2)的矢高b₂和在第一极限冒落拱(2‑2)的基础上继续冒落形成的第二极限冒落拱(2‑3)的矢高b₃进行确定；其中，当0＜λ＜1或λ＞1时，根据公式计算得出第一极限冒落拱(2‑2)的矢高b₂；并且，根据公式计算得出第二极限冒落拱(2‑3)的矢高b₃；当λ＝1时，根据公式$b_2=a_2(\sqrt{{(f/K)}^2+1}-f/K)---\left(3\right),$计算得出第一极限冒落拱(2‑2)的矢高b₂；并且，根据公式计算得出第二极限冒落拱(2‑3)的矢高b₃；式(1)、式(2)、式(3)和式(4)中，K为安全系数且K为不小于1的有理数，f为当前所施工节段顶板岩层的坚固性系数，式(5)中$a=\frac{B}{2},$B为矩形巷道(1)的开挖宽度且其单位为m，h为矩形巷道(1)的开挖高度且其单位为m，为当前所施工节段的巷道两帮岩体的内摩擦角；步骤四、巷道支护方案确定：根据步骤二中所确定的极限冒落拱矢高，对当前所施工节段所采用的巷道支护方案进行确定；所述巷道支护方案为沿巷道延伸方向由前至后布设在当前所施工节段内的多个巷道支护单元，多个所述巷道支护单元的结构均相同；所述巷道支护单元包括布设在当前所施工节段的巷道顶板上的顶板支护体系，所述顶板支护体系所采用的支护结构为锚索与锚杆联合支护结构；所述锚索与锚杆联合支护结构包括对当前所施工节段的巷道顶板进行浅层支护的巷道顶板浅层支护结构和对当前所施工节段的巷道顶板进行深层支护的巷道顶板深层支护结构；所述巷道顶板浅层支护结构包括多个由左至右布设在当前所施工节段的巷道顶板上的锚杆一(3)，所述巷道顶板深层支护结构包括多个由左至右布设在当前所施工节段的巷道顶板上的锚索(4)；对所述顶板支护体系的支护结构进行确定时，根据步骤三中所确定第一极限冒落拱(2‑2)的矢高b₂对锚杆一(3)的长度进行确定，且根据步骤三中所确定第二极限冒落拱(2‑3)的矢高b₃对锚索(4)的长度进行确定；步骤五、巷道围岩支护施工：根据步骤四中所确定的所述巷道支护方案，对当前所施工节段进行支护施工；步骤六、下一节段开挖及巷道围岩支护施工：重复步骤一至步骤五，对下一节段进行开挖及巷道围岩支护施工；步骤七、多次重复步骤六，直至完成矩形巷道(1)的全部开挖及巷道围岩支护施工过程。