專利名稱：一種錨桿支護巷道頂板離層失穩(wěn)預(yù)警方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種井下巷道頂板離層失穩(wěn)的預(yù)警方法，屬于礦山災(zāi)害預(yù)警領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，錨桿支護是巷道的主要支護方式之一，其具有諸多明顯的技術(shù)優(yōu)勢，與此同時，由于錨桿支護屬于隱蔽性工程，僅對錨固范圍內(nèi)巖層能夠有效支護，而巷道頂板離層的產(chǎn)生和發(fā)展是個緩慢的過程，往往不易被人察覺。因此，錨桿支護巷道頂板的離層失穩(wěn)具有突發(fā)性，且冒落規(guī)模比較大，更具危害性。對錨桿支護巷道頂板離層失穩(wěn)的預(yù)警方法成為研究熱點，現(xiàn)有技術(shù)中的預(yù)警主要監(jiān)測儀器為機械式頂板離層指示儀，該指示儀需要人工讀數(shù)，通常情況下監(jiān)測周期為I次/天。CN101240718A公開了一種井下采掘空間頂板離層的預(yù)警方法，它主要是采用了離層速度比率作為預(yù)警指標(biāo)，判斷某一時刻離層速度比率是否超過極限離層速度比率來預(yù)警，但是其預(yù)警指標(biāo)單一，容易造成在頂板尚無失穩(wěn)可能的情況下“謊報軍情”，發(fā)出預(yù)警信息，這樣一方面會給人們造成恐慌的心理，同時要求進行加強支護，進而增加了支護費用，影響了安全生產(chǎn)；另一方面，多次謊報，容易使工人產(chǎn)生麻痹心理，不能及時有效支護，從而增加事故發(fā)生的可能性，或是頂板發(fā)生離層失穩(wěn)時還沒有預(yù)警信號，這樣將會造成不堪設(shè)想的后果；現(xiàn)有技術(shù)中有采用智能型頂板離層儀以及頂板冒落監(jiān)測的離層遙測系統(tǒng)，但是投入成本較大，而且對監(jiān)測儀器布置位置處巷道圍巖變形狀況缺乏整體認(rèn)識，同時由于監(jiān)測儀器的精度一般為1mm，而當(dāng)頂板堅硬情況下，離層量變化較小，容易出現(xiàn)突變，影響到離層失穩(wěn)預(yù)警的準(zhǔn)確性。綜上所述，亟需一種適應(yīng)各種頂板巖性條件、對監(jiān)測儀器要求較低、監(jiān)測周期相對延長而且離層失穩(wěn)預(yù)警更加準(zhǔn)確的方法。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提出了一種錨桿支護巷道頂板離層失穩(wěn)預(yù)警方法，該方法主要采用離層界限值、離層速度(離層量曲線)以及離層速度比率三個指標(biāo)對頂板離層失穩(wěn)進行預(yù)警，該預(yù)警方法投入成本不高、適應(yīng)性更強而且離層失穩(wěn)預(yù)警更加準(zhǔn)確。本發(fā)明，一種錨桿支護巷道頂板離層失穩(wěn)預(yù)警方法，其包括以下步驟:a在錨桿支護巷道監(jiān)測地點頂板位置處安設(shè)頂板離層儀和錨桿測力計，進行巷道頂板離層監(jiān)測和頂板錨桿受力監(jiān)測，記錄檢測數(shù)據(jù)，監(jiān)測頻度可根據(jù)現(xiàn)場工程條件確定；b判斷錨桿支護巷道頂板明顯離層形式:本發(fā)明中所指的明顯離層形式包括錨固區(qū)外離層和錨固區(qū)內(nèi)離層，首先假設(shè)離層形式為錨固區(qū)外離層，根據(jù)上述的步驟a中記錄的數(shù)據(jù)，分別制出巷道頂板離層量變化曲線以及錨桿受力監(jiān)測曲線，根據(jù)錨桿受力監(jiān)測曲線來依次判斷錨桿是否失效、錨桿失效形式和錨桿支護巷道頂板離層形式，若不能判斷頂板離層形式，返回步驟a 繼續(xù)監(jiān)測；
c錨桿支護巷道頂板離層量界限值的確定:錨固區(qū)內(nèi)頂板離層量界限值主要根據(jù)錨桿桿體特性即錨桿桿體最大伸長量確定；錨固區(qū)外頂板離層量界限值根據(jù)錨桿支護巷道
頂板巖層彎曲撓度公式U確定；當(dāng)兩種離層形式均存在時，可根據(jù)兩種情況計算
得到頂板離層界限值以及離層臨界值經(jīng)驗值，對比分析確定最佳頂板離層界限值；d錨桿支護巷道頂板離層速度比率閥值λ t的確定:根據(jù)理論分析結(jié)合錨桿支護巷道頂板巖層賦存、巷道布置狀況、巷道斷面尺寸、地應(yīng)力分布狀況以及支護強度等，采用理論計算方法或是工程類比法確定初始離層速度比率閥值Xt，判斷Xt是否達到離層速度比率閥值，若達到，則進行離層失穩(wěn)預(yù)警；若沒達到，則返回步驟a中繼續(xù)監(jiān)測。本發(fā)明所帶來的有益技術(shù)效果:( I)本發(fā)明采用錨桿受力、頂板離層量及離層速度比率三參量進行錨桿支護巷道頂板離層失穩(wěn)預(yù)警，突破采用單一參量進行離層失穩(wěn)預(yù)警，提高了預(yù)警效果的準(zhǔn)確性，實現(xiàn)了錨桿支護巷道頂板離層失穩(wěn)有效預(yù)警；(2)本發(fā)明克服了堅硬頂板監(jiān)測離層量突變以及頂板離層監(jiān)測儀器精度引起的離層失穩(wěn)預(yù)警的謊報問題，有利于適應(yīng)各種頂板巖性條件以及采用常規(guī)監(jiān)測儀器進行監(jiān)測的狀況，大大降低了成本；(3)本發(fā)明應(yīng)用過程中進行了錨桿受力監(jiān)測，通過監(jiān)測結(jié)果可評價錨桿施工質(zhì)量及支護效果，而且根據(jù)錨桿形式及離層形式的判斷，有利于采取及時有效、針對性強的最優(yōu)加強支護措施，保證巷道圍巖的穩(wěn)定性。


下面結(jié)合附圖與具體實施方式
對本發(fā)明做進一步詳細(xì)的說明:·
圖1為本發(fā)明錨桿支護巷道頂板離層失穩(wěn)技術(shù)路線示意圖；圖2為本發(fā)明錨桿支護巷道監(jiān)測儀器布置示意圖；圖3為本發(fā)明監(jiān)測生成的錨桿受力監(jiān)測曲線；圖4為本發(fā)明監(jiān)測生成的離層量變化曲線；圖5為本發(fā)明監(jiān)測生成的離層速度比率曲線。圖中，1、錨桿測力計2、頂板離層儀3、W型鋼帶4、菱形金屬網(wǎng)5、螺紋鋼錨桿
具體實施例方式下面結(jié)合某礦的具體實施進一步說明本發(fā)明的方法。某礦主采2-2中煤層，煤層平均厚度3.38m,頂板自下而上為6.65 11.9m厚的細(xì)砂巖和9.5 26.65m厚的砂質(zhì)泥巖，回采巷道斷面形狀為矩形,巷道寬度為5.4m,巷道高度為3.3m，頂板采用直徑Φ20πιπι、長2200mm的螺紋鋼錨桿并且是菱形布置，錨桿間排距為800 X 800mm，頂部掛鋼帶、菱形金屬網(wǎng)，巷道超前支護范圍為25m。在巷道同一斷面，安設(shè)頂板離層儀測點和錨桿測力計測點，結(jié)合圖2所示，頂板離層儀采用直通機械式，淺基點深度為2.0m，深基點為8.0m，距右?guī)?.3m，錨桿測力計直接安裝到距右?guī)?.9m處即右?guī)偷谌^桿上，數(shù)據(jù)監(jiān)測記錄頻度初設(shè)為I次/天。結(jié)合圖1技術(shù)路線示意圖:
(I)初設(shè)發(fā)生頂板離層形式為錨固外離層，根據(jù)撓度計算公式
權(quán)利要求
1.一種錨桿支護巷道頂板離層失穩(wěn)預(yù)警方法，其特征在于所述方法包括以下步驟: a在錨桿支護巷道監(jiān)測地點頂板位置處安設(shè)頂板離層儀和錨桿測力計，進行巷道頂板離層監(jiān)測和頂板錨桿受力監(jiān)測，記錄檢測數(shù)據(jù)，結(jié)合數(shù)據(jù)制得錨桿受力監(jiān)測曲線和離層量變化曲線； b步驟a中制得的離層量變化曲線結(jié)合現(xiàn)場巷道頂板變形破壞狀況，判斷是否明顯離層，若無明顯離層，則返回繼續(xù)監(jiān)測；若產(chǎn)生明顯離層，則將頂板離層量與頂板離層量界限值進行比較，若沒有達到頂板離層量界限值，則返回繼續(xù)監(jiān)測； c若步驟b中所述的頂板離層量大于頂板離層量界限值，則將該離層監(jiān)測數(shù)據(jù)前一個數(shù)據(jù)作為離層速度比率計算始點，生成離層速度比率曲線，參考離層速度比率曲線判斷是否達到離層速度比率閥值，若達到則進行預(yù)警；若達不到，則返回步驟a中繼續(xù)監(jiān)測，依次循環(huán)步驟a、b、C。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種錨桿支護巷道頂板離層失穩(wěn)預(yù)警方法，其特征在于:所述步驟b中明顯離層是指錨固區(qū)外離層和錨固區(qū)內(nèi)離層。
3.根據(jù) 權(quán)利要求1或2所述的一種錨桿支護巷道頂板離層失穩(wěn)預(yù)警方法，其特征在于:所述頂板離層量界限值包括錨固區(qū)內(nèi)頂板離層量界限值和錨固區(qū)外頂板離層量界限值，所述錨固區(qū)內(nèi)頂板離層量界限值根據(jù)錨桿桿體特性即錨桿桿體最大伸長量確定；錨固區(qū)外頂 板離層量界限值根據(jù)錨桿支護巷道頂板巖層彎曲撓度公
全文摘要
本發(fā)明提出了一種錨桿支護巷道頂板離層失穩(wěn)預(yù)警方法，屬于礦山災(zāi)害預(yù)警領(lǐng)域。該方法提高了預(yù)警效果的準(zhǔn)確性，實現(xiàn)了錨桿支護巷道頂板離層失穩(wěn)有效預(yù)警。該方法在錨桿支護巷道監(jiān)測地點頂板位置處安設(shè)頂板離層儀和錨桿測力計，進行巷道頂板離層監(jiān)測和頂板錨桿受力監(jiān)測，記錄檢測數(shù)據(jù)，結(jié)合數(shù)據(jù)制得錨桿受力監(jiān)測曲線和離層量變化曲線，然后根據(jù)曲線判斷是否明顯離層，若產(chǎn)生明顯離層，則將頂板離層量與頂板離層量界限值進行比較，若頂板離層量大于頂板離層量界限值，則將該離層監(jiān)測數(shù)據(jù)前一個數(shù)據(jù)作為離層速度比率計算始點，生成離層速度比率曲線，參考離層速度比率曲線判斷是否達到離層速度比率閥值，若達到則進行預(yù)警。
文檔編號E21F17/18GK103244185SQ201310169868
公開日2013年8月14日 申請日期2013年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月10日
發(fā)明者于鳳海, 譚云亮, 趙同彬, 臧傳偉, 顧士坦, 程國強, 尹延春, 魏平, 張玉寶 申請人:山東科技大學(xué)