[发明专利]一种综采工作面回撤通道锚杆锚索支护的确定方法

说明书

本发明公开了一种综采工作面回撤通道锚杆锚索支护的确定方法，包括以下步骤：步骤一、计算顶板破裂区半径和塑性区半径；步骤二、计算顶板锚杆的参数，所述顶板锚杆的参数包括顶板锚杆长度、顶板锚杆间排距和顶板锚杆预应力；步骤三、计算顶板锚索的参数，所述顶板锚索的参数包括顶板锚索长度、顶板锚索间排距和顶板锚索预应力；步骤四、计算帮部锚杆的参数，所述帮部锚杆的参数包括帮部锚杆长度、帮部锚杆间排距和帮部锚杆预应力。本发明的确定方法不仅能保证煤矿生产中工作面支架在安全状态下撤出，而且也能降低煤矿的生产成本，提高生产效率，为今后煤矿回撤巷道支护设计及支护研究提供理论参考。

技术领域

本发明属于矿井开采技术领域，具体涉及一种综采工作面回撤通道锚杆锚索支护的确定方法。

背景技术

综采工作面设备的回撤过程直接影响到煤矿生产效率，安全、高效、经济是三个重要的指标。回撤通道围岩的稳定是保证设备安全和快速回撤的前提，直接关乎煤矿的生产效率及经济效益，煤矿企业及业内专家对此类问题很重视。

经过多年的经验和理论研究，产生了很多回撤巷道的支护理念，支护形式不断的改进。回撤巷道在受掘进和采动影响的双重作用下，其巷道围岩的性质可能会发生变化，所以进行回撤巷道支护设计时应充分考虑矿区煤层顶板结构及其运动规律，从而对回撤巷道进行支护设计。不良的支护形式会导致支架被压死，给搬家工作带来危险，降低生产效率，然而过于保守的支护形式亦会给搬家带来不便，降低生产效率。因此，在进行回撤巷道设计时不仅应充分考虑工作面回采给巷道围岩带来的影响，还要考虑巷道顶板岩层自身的力学性质，在不会带来安全隐患的情况下尽量减少支护，充分发挥巷道顶板岩层的自身承载力。

地下工程开挖以后，围岩中将出现应力集中区，在此范围内，原有的岩体不连续面可能进一步发展。并可能产生新的不连续面，从而出现岩石松动和破裂，并在自重作用下产生冒落，锚杆支护的作用就是将这些破碎岩石悬吊在稳定的岩层上。回撤巷道支护设计中，锚杆锚索支护作为一种常用的加固支护方式，其研究也很多，比较常见的理论包括悬吊理论、组合梁理论、最大水平应力理论、挤压加固理论等。但就现阶段的研究仍存在以下不足之处。应用最为广泛的悬吊理论由于在分析过程中不考虑围岩的自承能力，而是将锚固体与原岩体分开，与实际情况有一定差距，这使得悬吊理论只适用于巷道顶板，不适用于巷道帮、底。组合梁理论由于缺乏确定有效厚度的信息，进而影响锚杆支护的确定因素；此外，组合梁理论没有考虑水平应力对组合梁强度、稳定性及锚杆荷载的作用。常用于软弱煤层的加固拱理论中确定加固拱厚度的影响因素多，很难准确估计；而且加固拱理论对于当加固拱厚度远小于巷道跨度时，加固拱是否发生破坏不仅与其强度有关，更主要取决于加固拱的稳定性的考虑不足。针对以上所存在的问题，提供一种切实可行的综采工作面回撤通道锚杆锚索支护的确定方法十分必要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种综采工作面回撤通道锚杆锚索支护的确定方法。该确定方法不仅能保证煤矿生产中工作面支架在安全状态下撤出，而且也能降低煤矿的生产成本，提高生产效率。为今后煤矿回撤巷道支护设计及支护研究提供理论参考，本发明有着重要的工程意义和学术价值。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种综采工作面回撤通道锚杆锚索支护的确定方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、计算顶板破裂区半径和顶板塑性区半径；

步骤二、计算顶板锚杆的参数，所述顶板锚杆的参数包括顶板锚杆长度、顶板锚杆间排距和顶板锚杆预应力；

步骤三、计算顶板锚索的参数，所述顶板锚索的参数包括顶板锚索长度、顶板锚索间排距和顶板锚索预应力；

步骤四、计算帮部锚杆的参数，所述帮部锚杆的参数包括帮部锚杆长度、帮部锚杆间排距和帮部锚杆预应力。

上述的一种综采工作面回撤通道锚杆锚索支护的确定方法，其特征在于，步骤一中所述的顶板破裂区半径和顶板塑性区半径的计算方法为根据以下公式进行计算：