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专利号: 2024113672782
申请人: 安徽建筑大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 土层或岩石的钻进;采矿
更新日期:2026-02-06
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种深部软岩巷道围岩非均匀破碎变形监测、支护方法,其特征在于:包括以下步骤:步骤1:使用测绘工具测量巷道的测量数据;

步骤2:使用移动终端将测量数据输入计算单元,计算单元执行空间模拟程序生成空间模型,计算单元再根据测量数据执行取样分析程序计算出取样点位置p1;

步骤3:从取样点位置p1获取围岩样本;

步骤3:对围岩样本进行岩石力学性能参数测定,获得围岩样本的力学性能参数,使用移动终端将围岩样本的力学性能参数输入计算单元,计算单元执行支护模拟程序获得支护点的位置p2、数量n1和深度d1;

步骤4:根据支护点的位置p2、数量n1和深度d1对巷道顶板和帮部使用锚杆进行初次支护,在锚杆表面安装测力计,初次支护采用等效埋深法执行;

步骤5:将测力计上的应力数据输入计算单元,计算单元建立应力分布图,并将应力数据输入应力分布图中,将应力分布图与空间模型堆叠得到应力模型;

步骤6:计算单元根据应力模型执行支护加强程序得到支护数据,根据支护数据开设帮部卸压钻孔及底板卸压槽;

步骤7:向锚杆内部注入混凝土,待混凝土固化完成支护流程;

测量数据包括巷道高度h1、巷道长度l1、巷道偏转角度a1、巷道宽度w1、巷道地表下深度h2、非均匀破碎围岩最大长度l2和最大高度h3;力学性能参数包括强度粘聚力c、内摩擦角φ、弹性模量E和泊松比λ;支护数据包括卸压钻孔的深度x1、卸压槽的宽度w2和卸压槽的深度x2;应力分布图横坐标为深度d1,应力分布图纵坐标为应力数据。

2.根据权利要求1所述的一种深部软岩巷道围岩非均匀破碎变形监测、支护方法,其特征在于,空间模拟程序具体包括以下步骤:步骤21:巷道地表下深度h2大于等于800米时,计算单元开始统计巷道长度l1并将统计的统计巷道长度l1标记为测绘长度l3;

步骤22:计算单元根据巷道偏转角度a1的大小对测绘长度l3进行裁切,当巷道偏转角度a1<1°时,计算单元将巷道高度h1减去巷道宽度w1取绝对值得到裁切距离d2,计算单元以裁切距离d2为标准对测绘长度l3进行裁切,当巷道偏转角度1°≤a1≤5°时,计算单元以为标准对测绘长度l3进行裁切,当巷道偏转角度a1>5°时,计算单元以为标准对测绘长度l3进行裁切;

步骤23:计算单元测绘长度l3的每个裁切点上建立巷道截面,巷道截面的宽度与巷道宽度w1相等,巷道截面的高度与巷道高度h1相等,计算单元将所有巷道截面按照测绘长度l3的裁切顺序一次排列得到模拟空间;

步骤24:计算单元将非均匀破碎围岩最大长度l2与最大高度h3相乘得到非均匀破碎围岩区域,计算单元将非均匀破碎围岩区域穿插进模拟空间中,非均匀破碎围岩区域与每个巷道截面边缘垂直且相切,非均匀破碎围岩区域与模拟空间边缘贴合得到空间模型;

取样分析程序具体包括以下步骤:

步骤25:计算单元分别将测绘长度l3的中点、非均匀破碎围岩最大长度l2的中点与最大高度h3的中点两两相连得到三角区域,计算单元将三角区域标记为取样区域b1,跳转到步骤26;

若测绘长度l3的中点、最大长度l2的中点和最大高度h3的中点均处于一条直线上,计算单元将位于直线中间的点删去,计算单元将剩余的两个点两连作为取样区域b2,该取样区域为两点连接的线段,跳转到步骤27;

若测绘长度l3的中点、最大长度l2的中点和最大高度h3的中点均处于一点,计算单元将该点作为取样区域b3,取样区域b3为三点重合的交点,计算单元将取样区域b3标记为取样点位置p1,程序终止;

步骤26:计算单元在取样区域b1中建立内切圆,计算单元生成一个竖直线,竖直线与内切圆圆心重合,计算单元将竖直线与内切圆相交的两个点标记为取样点位置p1,程序终止;

步骤27:计算单元统计取样区域b2中裁切点的数量f,计算单元将的裁切点标记为取样点位置p1,程序终止。

3.根据权利要求2所述的一种深部软岩巷道围岩非均匀破碎变形监测、支护方法,其特征在于,支护模拟程序具体包括以下步骤:步骤31:计算单元预设中间参数g1和g2,通过公式计算得到中间参数g1和g2具体的数值;

步骤32:计算单元预设修正系数,根据公式计算得到修正系数;

步骤33:计算单元根据公式计算得到支护点的深度d1;

步骤34:计算单元将非均匀破碎围岩最大长度l2减去最大高度h3取绝对值得到差值j,将差值j除以支护点的深度d1得到支护点的数量n1;

步骤35:计算单元以取样点位置p1为基点,分别沿着巷道长度l1的两端方向设置支护点的位置p2,基点两端方向的位置p2数量相等,支护点的数量n1为偶数时,基点不作为支护点的位置p2,支护点的数量n1为奇数时,基点作为支护点的位置p2,每个支护点的位置p2之间的距离相等。

4.根据权利要求1所述的一种深部软岩巷道围岩非均匀破碎变形监测、支护方法,其特征在于,等效埋深法具体包括以下步骤:步骤41:计算单元预设累计系数k,计算单元按照设置k个等分埋深点,埋深点内部安装锚杆,每个埋深点设置过后不再重复,按照设置第k埋深距离,累计系数k初始值为1且每次数值累加1;

步骤42:按照步骤41设置埋深点和埋深距离,直至所有支护点的位置p2均设置成埋深点后停止,步骤41中若锚杆的埋深距离达到深度d1时停止增加埋深距离,所有埋深点均安装锚杆后,从所有支护点的位置p2最边缘向内依次将所有锚杆的埋深距离增加到深度d1。

5.根据权利要求1所述的一种深部软岩巷道围岩非均匀破碎变形监测、支护方法,其特征在于,支护加强程序具体包括以下步骤:步骤61:计算单元获取应力模型中的最大应力Fmax和最小应力Fmin,将大于等于的应力数据标记为高应力区域;

步骤62:计算单元在应力模型的帮部高应力区域设置卸压钻孔,计算单元在应力模型的地板高应力区域设置卸压槽,卸压钻孔和卸压槽设置完毕后计算单元统计卸压钻孔的数量n2和卸压槽的数量n3;

步骤63:计算单元根据公式计算得到卸压钻孔的深度x1;

步骤64:计算单元根据公式计算得到卸压槽的宽度w2和卸压槽的深度x2。