[发明专利]一种分析深部软弱煤岩预应力锚杆压缩拱承载性能的方法及装置

权利要求书

1.一种分析深部软弱煤岩预应力锚杆压缩拱承载合理性的装置，包括位移计、数据记录器(2)与数据分析仪(3)，其特征在于：所述位移计的测点设置有4个，标号分别为01-04，依次设置在巷道近原岩位置、预应力锚杆压缩拱边界位置、预应力锚杆压缩拱范围三分之二位置与预应力锚杆压缩拱范围三分之一位置，各个测点位置均布置有位移计固定装置，所述位移计固定装置的标号分别为1.1-1.4，与测点01-04一一对应，所述位移计固定装置上固定连接有所述位移计，所述位移计连接有钢丝绳，所述钢丝绳依次标号为2.1-2.4，与测点位置1.1-1.4一一对应，所述钢丝绳的另一端与数据记录器(2)连接，所述数据记录器(2)通过信号线与数据分析仪(3)连接。

2.根据权利要求1所述的一种分析深部软弱煤岩预应力锚杆压缩拱承载性能的装置，其特征在于：所述数据分析仪(3)包括数据处理器与数据显示器，所述数据分析仪(3)中的数据处理器通过对数据记录器(2)记录不同时刻的压缩拱变形进行分析，并与设定的临界容许值比较及时对预应力锚杆压缩拱承载合理性进行评价并预警，所述数据分析仪(3)中数据显示器显示相邻时点变形速度比值系数及其随时间演化曲线。

3.根据权利要求1所述的一种分析深部软弱煤岩锚杆压缩拱承载合理性的装置的分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、根据实验室及现场实测结合现场地质资料，确定巷道断面易于“失稳”重点部位与易于“失稳”重点部位预应力锚杆压缩拱大值厚度；

b、实验室及现场实测确定煤岩剪切模量及粘性系数力学参数；

c、对于深部软岩巷道易于“失稳”重点部位钻孔，安装分析深部软弱煤岩锚杆压缩拱承载合理性的装置，数据记录器(2)每1天记录1次多点位移计钢丝绳2.1、钢丝绳2.2、钢丝绳2.3以及钢丝绳2.4长度变化△L₂₁、△L₂₂、△L₂₃以及△L₂₄；

d、根据实测的钢丝绳长度变化，数据分析仪(3)按V_表面＝△L₂₁计算巷道表面位置变形速度V_表面，按V₂＝△L₂₁-△L₂₂计算测点2压缩拱边界位置煤岩变形速度V₂，按V₃＝△L₂₁-△L₂₃计算测点3位置三分之二压缩拱厚度位置煤岩变形速度V₃，按V₄＝△L₂₁-△L₂₄计算测点4位置三分之一压缩拱厚度位置煤岩变形速度V₄，记录不同时点V_A、V₂、V₃及V₄；

e、数据分析仪(3)以易于“失稳”重点部位各测点第N时点重点部位巷道表面变形速度V_N与第N-1时点巷道表面变形速度V_N-1比值作为系数k值即并以此对预应力锚杆压缩拱承载性能进行分析。

4.根据权利要求3所述的一种分析深部软弱煤岩预应力锚杆压缩拱承载性能的装置的方法，其特征在于：针对巷道埋深H≥800m，围岩粘结力c＝(0.7～1.0)MPa、内摩擦角φ＝(18°～22°)深部软弱煤岩，k_容许＝(0.09～0.12)，具体取值根据煤岩岩性确定，粘结力及内摩擦角较小时取小值，反之取大值。