[发明专利]基于导引围岩成拱作用的回采巷道锚杆支护长度的确定方法

说明书

本发明公开了一种基于导引围岩成拱作用的回采巷道锚杆支护长度的确定方法，适用于围岩软弱煤层巷道的支护。根据回采巷道采用锚杆支护后的圈层结构及其稳定性特征，沿巷道轮廓线作其外接圆和外扩的同心圆，依次确定围岩中的松动收敛圈、压缩破碎圈和导引成拱圈，然后作圆心至导引拱圈的外边界的射线，测量巷道轮廓线和导引成拱圈外边界所截各射线所得线段，可得线段中的最大值，锚杆长度可取为该最大值和锚杆外露部分长度之和，该长度也为锚杆支护长度的下限，本方法操作简单，并可为优化锚杆支护长度提供依据。

技术领域

本发明涉及一种锚杆支护长度的确定方法，尤其是一种适用于围岩软弱的煤层巷道支护的基于导引围岩成拱作用的回采巷道锚杆支护长度的确定方法。

背景技术

锚杆支护通过浅部围岩向巷道内收敛时，牵引深部围岩形成压缩拱(圈)，压缩拱(圈)通过锚杆阻止浅部围岩的收敛变形，形成高应力的稳定锚固区，并承担锚固区外深部围岩的变形压力。锚杆的长度可以影响巷道形成压缩拱(圈)的厚度，从而影响锚固区的稳定，影响锚杆支护效果。

目前，锚杆支护长度的确定方法主要包括工程类比法、动态信息反馈设计法、理论计算法和数值模拟法，其中数值模拟方法主要作为前三种方法的辅助工具，以分析验证设计参数的可行性。

由于锚杆支护理论尚不完善，目前锚杆支护参数主要采用工程类比法和动态信息反馈设计法，工程类比法是根据条件基本相同的现场条件和工程地质条件，供拟锚杆支护设计时对照采用。动态信息反馈设计法把锚杆支护设计看作为一个动态过程,这个过程包括4个阶段:1在现场地质力学实测与评估的基础上提出初始设计；2对按初始设计支护的巷道进行综合观测；3根据观测结果对初始设计加以验证,进行必要的修改、调整优化,形成正式设计；4对按正式设计支护的巷道进行日常矿压观测。两种方法都是基于已有生产经验进行设计，只是动态信息反馈设计法增加了修正的过程，并且动态信息反馈设计法的初始设计往往都基于工程类比法，因而两种方法都存在“因循守旧”的问题，不利于支护设计参数的改进与设计水平的提高。

发明内容

技术问题：本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种操作简单、实用性强、效果好的基于导引围岩成拱作用的回采巷道锚杆长度的确定方法。

技术方案：为实现上述技术问题，本发明的基于导引围岩成拱作用的回采巷道锚杆支护长度的确定方法，根据现场实际情况，将锚杆支护巷道围岩划分为松动收敛圈、压缩破碎圈和导引成拱圈；具体步骤如下：

(a)根据巷道断面形状和轮廓尺寸，采用计算机辅助绘图软件，绘制在巷道断面的最小外接圆作为松动收敛圈的松动收敛圈外边界；

(b)向外扩展，作松动收敛圈外边界的同心圆，作为压缩破碎圈的压缩破碎圈外边界，围岩系数f大于3时，扩展厚度为0.1m，围岩系数f小于3时，扩展厚度为0.2m；

(c)向外扩展，作压缩破碎圈外边界的同心圆，作为导引成拱圈的导引成拱圈外边界，扩展厚度为0.5m；

(d)从导引成拱圈外边界圆的圆心作过特征点的射线，特征点为组成巷道断面的线段或圆弧的中点；

(e)在各射线上测量巷道轮廓线和导引成拱圈外边界所截线段的长度，根据所测量长度值得出其中的最长线段，设计顶锚杆和帮锚杆长度均等于最长线段的长度与锚杆外露部分长度的和，所有锚杆的长度取设计锚杆长度的下限。

所述锚杆的锚杆外露部分的长度取0.05m。