CN107503796B - 一种锚索支护巷道顶板失稳冒落预警方法 - Google Patents

一种锚索支护巷道顶板失稳冒落预警方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107503796B
CN107503796B CN201710731653.0A CN201710731653A CN107503796B CN 107503796 B CN107503796 B CN 107503796B CN 201710731653 A CN201710731653 A CN 201710731653A CN 107503796 B CN107503796 B CN 107503796B
Authority
CN
China
Prior art keywords
anchor cable
stress
roof
increment ratio
early warning
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710731653.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107503796A (zh
Inventor
于凤海
谭云亮
赵同彬
李刚
尹延春
张玉宝
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shandong University of Science and Technology
Original Assignee
Shandong University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shandong University of Science and Technology filed Critical Shandong University of Science and Technology
Priority to CN201710731653.0A priority Critical patent/CN107503796B/zh
Publication of CN107503796A publication Critical patent/CN107503796A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107503796B publication Critical patent/CN107503796B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21F—SAFETY DEVICES, TRANSPORT, FILLING-UP, RESCUE, VENTILATION, OR DRAINING IN OR OF MINES OR TUNNELS
    • E21F17/00—Methods or devices for use in mines or tunnels, not covered elsewhere
    • E21F17/18—Special adaptations of signalling or alarm devices
    • E21F17/185—Rock-pressure control devices with or without alarm devices; Alarm devices in case of roof subsidence

Abstract

本发明涉及一种锚索支护巷道顶板失稳冒落预警方法。其包括在锚索支护巷道顶板安装锚索测力计，记录数据生成锚索受力变化曲线；根据生成的锚索受力变化曲线，初步判断顶板岩层运动情况；若锚索受力变化曲线呈上升趋势则顶板开始运动，并将顶板运动后得到的锚索受力值与锚索的设计锚固力的50％对比；当得到的锚索受力值大于设计锚固力的50％时，则把此时的锚索受力值作为锚索受力增量比率计算的始点，生成锚索受力增量比率曲线；将锚索受力增量比率与锚索受力增量比率阈值对比，若达到该阈值则进行预警。该方法采用锚索受力值及锚索受力增量比率两个参数判断顶板失稳冒落进行预警，有效解决了煤矿锚索支护巷道顶板无明显下沉而发生失稳冒落前准确预警难题。

Description

一种锚索支护巷道顶板失稳冒落预警方法
技术领域
本发明涉及一种锚索支护巷道顶板失稳冒落预警方法。
背景技术
目前，锚索支护在煤矿巷道中得到广泛应用，其支护效果十分显著。但是，由于煤矿巷道围岩的封闭性，围岩深部破裂发展不易察觉，易发生冒顶等事故，造成人员伤亡。现有的煤矿巷道顶板失稳冒落预警方法主要为离层量和离层速度比率两种，两者均是通过监测顶板离层变化规律进行监测预警，前者更加直接方便而准确性较差，后者通过对顶板离层监测数据进行相关处理从而提高了顶板离层失稳预警的准确性。在此基础上，ZL201310169868.X公开了一种锚杆支护巷道顶板离层失稳预警方法，该方法通过锚杆受力和离层监测相结合的监测手段，首先，基于锚杆受力曲线预测锚杆失效形式从而判断离层形式并确定离层界限值；其次，根据离层量变化曲线对比离层界限值确定离层速度比率计算始点，并生成离层速度比率曲线；最后，参考离层速度比率曲线判断是否达到离层速度比率阀值，并确定预警与否。然而，现场发现，西部弱胶结地层锚杆(索)支护时，巷道围岩顶板无明显下沉而发生沿巷帮突发性、整体性冒顶事故，冒落规模大，传统的离层量和离层速度比率等预警方法效果不佳，而锚索受力变化是该种冒落事故的最明显的信息。
发明内容
本发明旨在解决上述问题，提供了一种锚索支护巷道顶板失稳冒落预警方法，该方法主要采用锚索受力值及锚索受力增量比率两个参数判断顶板失稳冒落进行预警，有效解决了煤矿锚索支护巷道顶板无明显下沉而发生失稳冒落前准确预警难题；其采用的技术方案如下：
一种锚索支护巷道顶板失稳冒落预警方法，所述方法包括：a.在锚索支护巷道顶板安装用于监测顶板锚索受力的锚索测力计，记录监测数据，并生成锚索受力变化曲线；
b.根据a步骤生成的锚索受力变化曲线的变化趋势，初步判断顶板岩层运动情况；若锚索受力变化曲线基本保持不变则顶板未发生移动，若锚索受力变化曲线呈上升趋势则顶板开始运动，并将顶板运动后得到的锚索受力值与锚索的设计锚固力的50％进行对比，当锚索受力值小于设计锚固力的50％时，返回继续监测；
c.根据b步骤当得到的锚索受力值大于设计锚固力的50％时，则把此时的锚索受力值作为锚索受力增量比率计算的始点，生成锚索受力增量比率曲线；
d.将锚索受力增量比率与锚索受力增量比率阈值对比，若达到该阈值则进行顶板失稳冒落预警，并根据锚索受力增量比率曲线确定顶板失稳冒落的位置。
在上述技术方案的基础上，所述锚索受力增量比率的计算方法如下：
Figure DEST_PATH_GDA0001447423300000031
其中，锚索受力增量速度VF为某一时刻t锚索受力增量Ft除以监测数据采集时间间隔△t，即
Figure DEST_PATH_GDA0001447423300000032
本发明具有如下优点：采用锚索受力值及锚索受力增量比率进行锚索支护巷道顶板失稳冒落预警，弥补了采用离层量和离层速度比率预警的限制，有效解决了煤矿锚索支护巷道顶板无明显离层下沉而发生失稳冒落前准确预警难题；其次，采用锚索受力增量比率阈值进行失稳冒落判别指标，消除了不同监测位置、断层等构造带来的影响，提高了预警的准确性；最后，通过锚索受力监测可有效评价锚索支护质量和工作状态，为有效加强支护措施及支护技术提供依据，从而保证巷道的正常使用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一种实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
图1：本发明的方法流程图；
图2：本发明实施例中锚索测力计的位置示意图；
图3：本发明实施例监测生成的锚索受力变化曲线；
图4：本发明实施例生成的锚索受力增量比率变化曲线；图中， 1—玻璃钢锚杆，2—螺纹钢锚杆，3—锚索，4—金属网，5—塑料网， 6—锚索测力计。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
如图1至图4所示，本实施例的一种锚索支护巷道顶板失稳冒落预警方法，所述方法包括：a.在锚索支护巷道顶板安装用于监测顶板锚索受力的锚索测力计，记录监测数据，并生成锚索受力变化曲线；
b.根据a步骤生成的锚索受力变化曲线的变化趋势，初步判断顶板岩层运动情况；若锚索受力变化曲线基本保持不变则顶板未发生移动，若锚索受力变化曲线呈上升趋势则顶板开始运动，并将顶板运动后得到的锚索受力值与锚索的设计锚固力的50％进行对比，当锚索受力值小于设计锚固力的50％时，返回继续监测；
c.根据b步骤当得到的锚索受力值大于设计锚固力的50％时，则把此时的锚索受力值作为锚索受力增量比率计算的始点，生成锚索受力增量比率曲线；
d.将锚索受力增量比率与锚索受力增量比率阈值对比，若达到该阈值则进行顶板失稳冒落预警，并根据锚索受力增量比率曲线确定顶板失稳冒落的位置。
优选的，所述锚索受力增量比率的计算方法如下：
Figure DEST_PATH_GDA0001447423300000051
其中，锚索受力增量速度VF为某一时刻t锚索受力增量Ft除以监测数据采集时间间隔△t，即
Figure DEST_PATH_GDA0001447423300000052
下面采用一具体例子进行说明，某采3-1煤层，煤层厚度 2.86～6.85m，平均厚度4.87m，顶板自下而上为2.16～25.09m厚的砂质泥岩和9.05～36.66m厚的砾岩，辅助运输平巷断面形状为矩形，巷道宽度为5.2m，巷道高度为3.6m，顶板锚杆采用直径
Figure DEST_PATH_GDA0001447423300000053
长2.4m的螺纹钢锚杆，锚杆间排距为700×1000mm；顶板锚索直径
Figure DEST_PATH_GDA0001447423300000054
Figure DEST_PATH_GDA0001447423300000055
长7.3m，锚索采用“2-3-2”三花布置，排距2.0m，锚索间距1.4m，锚索的设计锚固力为260kN；开采帮100采用玻璃钢锚杆，直径
Figure DEST_PATH_GDA0001447423300000056
间排距800×1000mm；非开采帮200采用螺纹钢锚杆，直径
Figure DEST_PATH_GDA0001447423300000057
间排距800×1000mm。如图2所示，在巷道中部锚索安设锚索测力计，数据监测记录频度设置为1次/天。
根据图1所示的方法流程图：
(1)根据现场监测结果，生成锚索受力变化曲线如图3所示，由锚索受力曲线可知锚索受力呈先缓慢增加后快速增加趋势，若尚未达到锚索的设计锚固力50％，监测继续；距迎头距离为锚索测力点距离用户设置的初始位置的距离，方便用户第一时间得到顶板移动的具体位置；
(2)当锚索受力值超过锚索的设计锚固力50％(即130kN)时，开始计算锚索受力增量比率，并生成锚索受力增量比率曲线如图4所示，根据工程地质条件综合确定锚索受力增量比率阈值为1.86；
(3)随着监测的继续，当锚索受力增量比率超过设定的阈值时进行顶板失稳冒落预警。
此时，在采用单体液压支护加强支护后，通过顶板钻孔成像探测顶板破裂分布发现，锚索锚固范围内垂直裂隙发育，若不采取有效支护措施，顶板极易发生失稳冒落；所以通过本方法及时对顶板失稳冒落进行预警，防患于未然，减少灾害的发生。
上面以举例方式对本发明进行了说明，但本发明不限于上述具体实施例，凡基于本发明所做的任何改动或变型均属于本发明要求保护的范围。

Claims (1)

1.一种锚索支护巷道顶板失稳冒落预警方法，其特征在于，所述方法包括
a.在锚索支护巷道顶板安装用于监测顶板锚索受力的锚索测力计，记录监测数据，并生成锚索受力变化曲线；
b.根据a步骤生成的锚索受力变化曲线的变化趋势，初步判断顶板岩层运动情况；若锚索受力变化曲线基本保持不变则顶板未发生移动，若锚索受力变化曲线呈上升趋势则顶板开始运动，并将顶板运动后得到的锚索受力值与锚索的设计锚固力的50％进行对比，当锚索受力值小于设计锚固力的50％时，返回继续监测；
c.根据b步骤当得到的锚索受力值大于设计锚固力的50％时，则把此时的锚索受力值作为锚索受力增量比率计算的始点，生成锚索受力增量比率曲线；
d.将锚索受力增量比率与锚索受力增量比率阈值对比，若达到该阈值则进行顶板失稳冒落预警，并根据锚索受力增量比率曲线确定顶板失稳冒落的位置；
所述锚索受力增量比率的计算方法如下：
Figure FDF0000011165840000011
其中，锚索受力增量速度VF为某一时刻t锚索受力增量Ft除以监测数据采集时间间隔△t，即
Figure FDF0000011165840000012
。
CN201710731653.0A 2017-08-23 2017-08-23 一种锚索支护巷道顶板失稳冒落预警方法 Active CN107503796B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710731653.0A CN107503796B (zh) 2017-08-23 2017-08-23 一种锚索支护巷道顶板失稳冒落预警方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710731653.0A CN107503796B (zh) 2017-08-23 2017-08-23 一种锚索支护巷道顶板失稳冒落预警方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107503796A CN107503796A (zh) 2017-12-22
CN107503796B true CN107503796B (zh) 2021-07-09

Family

ID=60692656

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710731653.0A Active CN107503796B (zh) 2017-08-23 2017-08-23 一种锚索支护巷道顶板失稳冒落预警方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107503796B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108286459B (zh) * 2018-01-16 2019-10-25 山东科技大学 巷道顶板潜在危险性岩层范围的确定方法
CN110439546B (zh) * 2019-08-12 2023-03-31 山东省计算中心（国家超级计算济南中心） 一种断层封闭性的确定方法、系统、设备及介质

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102182510A (zh) * 2011-01-14 2011-09-14 深圳思量微系统有限公司 一种用于煤矿顶板应力监测的单元结构
CN202731994U (zh) * 2012-06-04 2013-02-13 深圳市富思达电子科技有限公司 一种煤矿巷道顶层压力检测系统
CN202883017U (zh) * 2012-11-09 2013-04-17 山西潞安环保能源开发股份有限公司 煤矿锚索受力在线监测及预警系统
CN103244185B (zh) * 2013-05-10 2015-06-24 山东科技大学 一种锚杆支护巷道顶板离层失稳预警方法
CN104373154B (zh) * 2014-10-09 2018-04-27 神华集团有限责任公司 一种巷道顶板稳定性监测方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN107503796A (zh) 2017-12-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20200370433A1 (en) Risk evaluation method of overburden bed-separation water disaster in mining area
CN111058855B (zh) 一种盾构下穿的结构物的形变控制方法及评估系统
CN103902780B (zh) 固体充填采煤地表变形预计方法
CN103293560B (zh) 一种采动三向应力场的测试方法
CN101270666B (zh) 隧道掌子面前方地质情况扩大断面水平钻孔预测预报法
CN107503796B (zh) 一种锚索支护巷道顶板失稳冒落预警方法
Masset et al. Quantitative hydraulic analysis of pre-drillings and inflows to the Gotthard Base Tunnel (Sedrun Lot, Switzerland)
CN107165634A (zh) 一种大采深强冲击厚煤层主下山护巷煤柱的宽度留设与保护方法
Panda et al. Engineering geological and geotechnical investigations along the head race tunnel in Teesta Stage-III hydroelectric project, India
CN104988933A (zh) 一种桥基边坡稳定坡角线的分析及判定方法
CN112131628B (zh) 一种隧道穿越富水断层防突水最小安全厚度计算方法
WO2019141023A1 (zh) 巷道顶板潜在危险性岩层范围的确定方法
CN103244185B (zh) 一种锚杆支护巷道顶板离层失稳预警方法
CN106897475B (zh) 一种浅覆水下盾构隧道最小覆土层厚度确定方法及其系统
CN110792450A (zh) 一种确定注浆锚索超前支护的方法
CN110579194B (zh) 沿空巷道侧向基本顶岩梁断裂位置的现场测试方法及应用
CN104018848A (zh) 一种矩形巷道顶板冒落防治方法
CN107941137B (zh) 任意倾角钻孔变形量测方法
Mandal et al. First-order topography of the Himalayan Mountain belt: a deep-crustal flow analysis
CN115355008B (zh) 一种冲击地压矿井掘进巷道煤岩穿层期间立体式卸压方法
CN209260585U (zh) 一种钢管混凝土拱桥脱粘脱空的加固系统
Heng et al. Prediction of surface settlement with ultra-shallow-burial and large rectangular cross-section urban underpass
CN110119527A (zh) 一种注浆锚索超前支护回采工作面巷道稳定性评价方法
CN113188504A (zh) 一种用于测试围岩稳定性的系统及其判断方法
Xu et al. Study on the reasonable cover thickness of a subsea tunnel with the numerical calculation criterion method

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant