[发明专利]腐蚀性矿井环境中巷道锚杆锚索支护设计方法有效

专利信息
申请号: 202210782007.8 申请日: 2022-07-05
公开(公告)号: CN114861370B 公开(公告)日: 2022-10-04
发明(设计)人: 褚晓威;鞠文君;张镇;吴志刚;孟宪志;李文洲;冯友良;石蒙;李中伟 申请(专利权)人: 中煤科工开采研究院有限公司
主分类号: G06F30/17 分类号: G06F30/17;G06F30/20;E21D11/00;G06F119/02
代理公司: 北京远大卓悦知识产权代理有限公司 11369 代理人: 吴朝阳
地址: 101302 北京市顺*** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 腐蚀性 矿井 环境 巷道 锚杆锚索 支护 设计 方法
【说明书】:

发明公开了一种腐蚀性矿井环境中巷道锚杆锚索支护设计方法,其包括:采取巷道中的水样,并检测水样的基本性质以及巷道环境参数;检测锚杆、锚索材料的基本性质;配置腐蚀规律实验参数条件;获取既有锚杆锚索支护的巷道中的锚杆、锚索的腐蚀规律;检测既有锚杆锚索支护的巷道中的锚杆受力和锚索受力;基于锚杆锚索的腐蚀规律、锚杆受力和锚索受力,确定待支护巷道的设计方案。本发明综合考虑实际支护环境以及服役全过程中锚杆、锚索的受力情况,为类似巷道的支护提出有效、针对性强的支护设计方案,大大提高了巷道支护体系的长期有效性和稳定性。

技术领域

本发明涉及巷道支护施工技术领域。更具体地说,本发明涉及一种腐蚀性矿井环境中巷道锚杆锚索支护设计方法。

背景技术

大部分煤矿井下环境复杂,矿井水涌出、高温高湿、常年通风。部分煤矿井下由于矿井水和富氧通风的影响,极易导致金属腐蚀。腐蚀性较强的矿井水类型主要为高矿化度矿井水和酸性矿井水,在我国北方煤炭主产区又以高矿化度矿井水居多。

目前我国煤矿70%以上的巷道采用锚杆锚索支护形式,其中80%以上的锚杆材料为螺纹钢,锚索材料主要为高强度低松弛钢绞线。锚杆锚索材料及托盘、钢带、钢梁等支护附件的材质均为钢材,在煤矿井下均出现过不同程度地的腐蚀和断裂失效现象。

锚杆锚索损伤及断裂的主要影响因素包括工作环境、受力状态、材质等,其中环境因素的影响不可忽视。钢锚杆作为一种金属制品,首先要受到其所在环境的腐蚀,而且锚杆锚索受力状态复杂且随采动不断变化。腐蚀后锚杆的力学性能、受力状态以及断裂形式和特征等都会发生较大的变化,因此腐蚀性环境中锚杆锚索的损伤和非正常断裂(区别于常规的纯力学断裂)越来越多。随着开采条件的复杂化,为实现高强度支护,锚杆的材质、加工工艺及初始受力形式都发生了大的变化,强度的提高一定程度降低了杆体的韧塑性,高预应力的施加改变了杆体的初始工作状态。而日益复杂的开采环境又进一步恶化了锚杆的工作状态,加剧了杆体的腐蚀损伤乃至断裂。

可见在腐蚀性环境中锚杆锚索材料的性能会产生较大的退化,锚杆锚索支护的可靠性变差,因此对不同腐蚀性环境的巷道内进行锚杆锚索支护时必须考虑腐蚀这一因素的影响,从而能够更加有针对性的进行支护设计。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题,并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种腐蚀性矿井环境中巷道锚杆锚索支护设计方法,其在充分考虑矿井腐蚀环境的基础上,结合锚杆、锚索的受力,开展类似环境的待支护的巷道内的锚杆、锚索支护和防护设计,确保锚杆、锚索支护体系的长期有效性和长期稳定性。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点,提供了一种腐蚀性矿井环境中巷道锚杆锚索支护设计方法,其包括:

采取既有锚杆锚索支护的巷道中的水样,并检测水样的基本性质以及巷道环境参数;

检测既有锚杆锚索支护的巷道中的锚杆、锚索材料的基本性质;

基于水样的基本性质的检测结果和锚杆、锚索材料的基本性质检测结果,配置腐蚀规律实验参数条件;

基于配置的腐蚀规律实验参数条件,获取既有锚杆锚索支护的巷道中的锚杆、锚索的腐蚀规律;

检测既有锚杆锚索支护的巷道中的锚杆受力和锚索受力;

基于锚杆锚索的腐蚀规律、锚杆受力和锚索受力,确定待支护巷道的设计方案。

优选的是,所述的腐蚀性矿井环境中巷道锚杆锚索支护设计方法,其特征在于,水样的基本性质包括离子成分、浓度和pH;巷道环境参数为巷道环境温度。

优选的是,所述的腐蚀性矿井环境中巷道锚杆锚索支护设计方法,锚杆、锚索材料的基本性质均包括材料的化学成分、微观组织和夹杂物。

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