[发明专利]一种锚杆-混凝土反拱控制底鼓结构的稳定性预判方法

摘要

本发明公开了一种锚杆‑混凝土反拱控制底鼓结构的稳定性预判方法。通过基本条件假设，建立锚杆‑混凝土反拱耦合控制底鼓结构力学模型，通过力学解析建立锚杆‑混凝土反拱耦合控制底鼓结构稳定性判别方程，从现场资料和算例分析结论中获取模型基本参数的数值，依次计算水平应力分量、垂直应力分量、力学系数，最后将力学系数和模型参数代入稳定性力学判定方程，得到实际矿井采用锚杆—混凝土反拱耦合控制底鼓结构后是否具有稳定性的预判结论。本发明对结构稳定性的预判准确、全面，对底鼓治理技术提供了可靠的力学理论依据，对于保障我国深部资源安全开采，提高开采作业人员安全有着重大的理论意义和实际工程应用价值。

主权项

一种锚杆‑混凝土反拱控制底鼓结构的稳定性预判方法，其特征在于，步骤如下：1)对采用锚杆—混凝土反拱耦合控制底鼓结构的矿井进行基本条件假设，将底板锚杆锚固区域内的浅部围岩与混凝土反拱结构视为复合底板水平梁且是弹性状态的连续梁，底部承受均匀应力载荷，锚杆等间距布置，底板锚杆锚固支护阻力集中于混凝土反拱上边界，建立锚杆‑混凝土反拱耦合控制底鼓结构力学模型；2)对力学模型进行力学解析，建立锚杆‑混凝土反拱耦合控制底鼓结构的稳定性力学判别方程；n为单数时，n为偶数时，3)从现场底鼓矿井巷道围岩资料和算例分析结论中获取模型基本参数的数值,所述基本参数包括锚杆根数n、矩形巷道底板宽H、底板跨度L、底板浅部围岩层弹性模量Es、底板浅部围岩层锚固深度Ds、混凝土反拱层弹性模量Ec、混凝土反拱层抗拉强度设计值[σt]C、混凝土反拱层抗压强度设计值[σc]C、混凝土反拱层内摩擦角混凝土反拱层平均厚度Dc、拱脚高度Db、混凝土反拱层与底板浅部围岩层锚固总厚度D、混凝土反拱层惯性矩Jc、混凝土底板浅部围岩层的惯性矩Js；4)由现场底鼓矿井原岩应力通过三向应力分量变换方程得到巷道底板围岩原岩应力，借助力学解析推导出的巷道底板破坏边界三向围岩应力分量峰值方程组求得塑性区边界径向应力峰值和切向应力峰值最后通过极坐标系与直角坐标系的应力转换关系，得出左右边界的水平应力分量Ph、底板浅部破坏下边界的垂直应力分量PV；5)根据步骤3)中的模型参数值计算力学系数，计算公式如下：n为单数时，n为偶数时，所述的h由h2＝PhD/(EJ)计算得到；6)将力学系数数值和模型参数数值代入稳定性力学判定方程，计算方程两边的值并进行判定，得到实际矿井采用锚杆‑混凝土反拱耦合控制底鼓结构后是否具有稳定性的预判结论。