一種三軟煤層回采巷道支護(hù)設(shè)計(jì)方法及裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種三軟煤層回采巷道支護(hù)設(shè)計(jì)方法及裝置，屬于煤礦開采技術(shù)領(lǐng)域。用于解決現(xiàn)有技術(shù)中針對(duì)三軟煤層回采巷道支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)不合理，導(dǎo)致巷道支護(hù)失效和巷道返修成本增大，嚴(yán)重影響礦井的安全和高效生產(chǎn)。該方法包括將三軟煤層回采巷道結(jié)構(gòu)，從上至下依次分為巷道頂板、兩巷幫和巷道底板；根據(jù)三軟煤層回采巷道圍巖極限平衡圈理論以及巷道頂板巖層、兩巷幫煤層和巷道底板巖層的受力分析，依次確定頂板極限平衡拱方程，頂板極限平衡拱高度和兩巷幫最大破壞深度；根據(jù)頂板極限平衡拱高度，錨索錨固段長(zhǎng)度和錨索外露長(zhǎng)度，確定頂板錨索長(zhǎng)度；根據(jù)兩巷幫最大破壞深度，錨桿錨固段長(zhǎng)度，錨桿外露長(zhǎng)度，確定兩巷幫錨桿長(zhǎng)度。
【專利說明】
-種H軟煤層回采巷道支護(hù)設(shè)計(jì)方法及裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于煤礦開采技術(shù)領(lǐng)域，更具體的設(shè)及一種=軟煤層回采巷道支護(hù)設(shè)計(jì)方 法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 在我國(guó)大約占=分之一 W上的回采巷道屬于=軟煤層回采巷道，隨著礦井開采的 發(fā)展，地質(zhì)條件好的區(qū)域逐漸減少，煤礦開采越來越多面臨=軟煤層的開采，=軟煤層回采 巷道的支護(hù)問題日益突出。
[0003] =軟煤層回采巷道圍巖為容易變形的軟巖和松軟煤層構(gòu)成，由于其自身強(qiáng)度較 弱、自穩(wěn)性差，在原巖應(yīng)力和采掘形成的支承壓力影響下，易產(chǎn)生兩巷幫移近、底鼓、頂板下 沉和冒落。此外，工作面回采周期一般在1至2年，=軟煤層回采巷道圍巖的持續(xù)蠕變，導(dǎo)致 巷道發(fā)生失穩(wěn)，影響工作面的通風(fēng)、運(yùn)輸和安全。運(yùn)類巷道支護(hù)難度大、維護(hù)成本高，是煤礦 安全高效生產(chǎn)的技術(shù)難題。
[0004] 現(xiàn)有的=軟煤層回采巷道支護(hù)設(shè)計(jì)方法，主要借鑒一般軟巖巷道支護(hù)設(shè)計(jì)方法進(jìn) 行。其主要缺點(diǎn)如下：
[0005] (1)主要關(guān)注頂板的支護(hù)，忽視兩巷幫變形破壞對(duì)頂板的影響；
[0006] (2)忽視巷道底板變形對(duì)兩巷幫破壞發(fā)展的影響；
[0007] (3)忽視兩巷幫和頂板結(jié)合部(兩肩）和兩巷幫與巷道底板結(jié)合部(兩巷幫腳)的支 護(hù)；
[000引（4)缺乏一種將"巷道底板-兩巷幫-巷道頂板"作為一個(gè)相互作用的整體的支護(hù)設(shè) 計(jì)方法。
[0009] (5)頂板錯(cuò)索長(zhǎng)度的確定不能形成較長(zhǎng)的錯(cuò)索和較短的錯(cuò)桿的協(xié)調(diào)支護(hù)，導(dǎo)致錯(cuò) 索受力過大而破壞和支護(hù)失效。
[0010] 綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)中針對(duì)=軟煤層回采巷道支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)不合理，導(dǎo)致巷道支 護(hù)失效和巷道返修成本增大，嚴(yán)重影響礦井的安全和高效生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明實(shí)施例提供一種=軟煤層回采巷道支護(hù)設(shè)計(jì)方法及裝置，可W解決=軟煤 層回采巷道支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)不合理，出現(xiàn)錯(cuò)索和錯(cuò)桿拉斷、巷道變形，導(dǎo)致巷道返修成本增 大，嚴(yán)重影響礦井的正常生產(chǎn)的問題。
[0012] 本發(fā)明實(shí)施例提供一種=軟煤層回采巷道支護(hù)設(shè)計(jì)方法，包括；
[0013] 根據(jù)=軟煤層回采巷道結(jié)構(gòu)，將所述=軟煤層回采巷道從上至下依次分為巷道頂 板巖層、兩巷幫煤層和巷道底板巖層；
[0014] 所述巷道頂板巖層、所述兩巷幫煤層和所述巷道底板巖層組成=軟煤層回采巷道 圍巖極限平衡圈，根據(jù)所述=軟煤層回采巷道圍巖極限平衡圈理論W及所述巷道頂板巖 層、所述兩巷幫煤層和所述巷道底板巖層的受力分析，依次確定頂板極限平衡拱方程，頂板 極限平衡拱高度和兩巷幫最大破壞深度；
[0015] 根據(jù)所述頂板極限平衡拱高度，錯(cuò)索錯(cuò)固段長(zhǎng)度和錯(cuò)索外露長(zhǎng)度，采用公式（1)確 定頂板錯(cuò)索長(zhǎng)度;根據(jù)回采巷道寬度W及采用公式(2)，確定頂板錯(cuò)桿長(zhǎng)度;根據(jù)所述頂板 錯(cuò)桿長(zhǎng)度，巷道兩巷幫移近量W及采用公式(3)，確定頂板錯(cuò)桿間排距;根據(jù)所述兩巷幫最 大破壞深度，錯(cuò)桿錯(cuò)固段長(zhǎng)度，錯(cuò)桿外露長(zhǎng)度，采用公式(4)確定兩巷幫錯(cuò)桿長(zhǎng)度；
[0016] 其中，公式(1)如下：
[0017] lms = b+ls+h
[001引其中，公式(2)如下：
[0019] lmg = 2ka
[0020] 其中，公式(3)如下：
[0021]
[0022] 其中，公式(4)如下：
[0023] Lmg =化+lg+l2
[0024] 公式（1)，公式（2)，公式(3)和公式(4)中，1ms為錯(cuò)索長(zhǎng)度，b為頂板極限平衡拱高 度，Is為錯(cuò)索錯(cuò)固段長(zhǎng)度，1功錯(cuò)索外露長(zhǎng)度，Img為錯(cuò)桿長(zhǎng)度，a為回采巷道半寬，k為長(zhǎng)度因 子，dmg為錯(cuò)桿間排距，S為巷道兩巷幫移近量，L為兩巷幫最大破壞深度，Ig為錯(cuò)桿錯(cuò)固段長(zhǎng) 度，12為錯(cuò)桿外露長(zhǎng)度，Lmg為兩巷幫錯(cuò)桿長(zhǎng)度。
[0025] 優(yōu)選地，根據(jù)下列公式確定頂板極限平衡拱方程：
[0026]
[0027] 根據(jù)下列公式確定頂板極限平衡拱高度：
寬，A為側(cè)應(yīng)力系數(shù)，f為頂板巖石堅(jiān)固系數(shù)，h為巷道高度。[0030] 優(yōu)選地，根據(jù)下列公式確定等效回采巷道半寬：
[002引
[0029] ，b為頂板極限平衡拱高度，等效回采巷道半
[0031]
[0032] 其中，等效回采巷道半寬，a為回采巷道半寬，h為巷道高度，d為底鼓量，打?yàn)閮?巷幫圍巖堅(jiān)固系數(shù)。
[0033] 優(yōu)選地，所述根據(jù)所述=軟煤層回采巷道圍巖極限平衡圈理論W及所述巷道頂板 巖層、所述兩巷幫煤層和所述巷道底板巖層的受力分析，還可W確定巷道底板破壞深度；
[0034] 所述巷道底板破壞深度根據(jù)下列公式確定：
[0035]
[0036] 根據(jù)下列公式確定兩巷幫最大破壞深度：
[0037] L=化+hd)/4 打
[0038] 其中，d為底鼓量，打?yàn)閮上飵兔簬r堅(jiān)固系數(shù)。
[0039] 本發(fā)明實(shí)施例還提供一種=軟煤層回采巷道支護(hù)設(shè)計(jì)裝置，包括：
[0040] 劃分單元，用于根據(jù)=軟煤層回采巷道結(jié)構(gòu)，將所述=軟煤層回采巷道從上至下 依次分為巷道頂板巖層、兩巷幫煤層和巷道底板巖層；
[0041] 參數(shù)確定單元，用于所述巷道頂板巖層、所述兩巷幫煤層和所述巷道底板巖層組 成=軟煤層回采巷道圍巖極限平衡圈，根據(jù)所述=軟煤層回采巷道圍巖極限平衡圈理論W 及所述巷道頂板巖層、所述兩巷幫煤層和所述巷道底板巖層的受力分析，依次確定頂板極 限平衡拱方程，頂板極限平衡拱高度和兩巷幫最大破壞深度；
[0042] 支護(hù)參數(shù)確定單元，用于根據(jù)所述頂板極限平衡拱高度，錯(cuò)索錯(cuò)固段長(zhǎng)度和錯(cuò)索 外露長(zhǎng)度，采用公式（1)確定頂板錯(cuò)索長(zhǎng)度;根據(jù)回采巷道寬度W及采用公式(2)，確定頂板 錯(cuò)桿長(zhǎng)度;根據(jù)所述頂板錯(cuò)桿長(zhǎng)度，巷道兩巷幫移近量W及采用公式(3)，確定頂板錯(cuò)桿間 排距;根據(jù)所述兩巷幫最大破壞深度，錯(cuò)桿錯(cuò)固段長(zhǎng)度，錯(cuò)桿外露長(zhǎng)度，采用公式(4)確定兩 巷幫錯(cuò)桿長(zhǎng)度；
[0043] 其中，公式(1)如下：
[0044] lms = b+ls+h
[0045] 其中，公式(2)如下：
[0046] lmg = 2ka
[0047] 其中，公式（3)如下：
[004引
[0049] 其中，公式(4)如下：
[0化0] Lmg =化+lg+l2
[0051] 公式（1)，公式（2)，公式(3)和公式(4)中，1ms為錯(cuò)索長(zhǎng)度，b為頂板極限平衡拱高 度，Is為錯(cuò)索錯(cuò)固段長(zhǎng)度，1功錯(cuò)索外露長(zhǎng)度，Img為錯(cuò)桿長(zhǎng)度，a為回采巷道半寬，k為長(zhǎng)度因 子，dmg為錯(cuò)桿間排距，S為巷道兩巷幫移近量，L為兩巷幫最大破壞深度，Ig為錯(cuò)桿錯(cuò)固段長(zhǎng) 度，12為錯(cuò)桿外露長(zhǎng)度，Lmg為兩巷幫錯(cuò)桿長(zhǎng)度。
[0052] 優(yōu)選地，根據(jù)下列公式確定頂板極限平衡拱方程：
寬，A為側(cè)應(yīng)力系數(shù)，f為頂板巖石堅(jiān)固系數(shù)，h為巷道高度。[0057]優(yōu)選地，根據(jù)下列公式確定等效回采巷道半寬：
[0化3]
[0054] 架高度：
[0化5]
[0化6] ，b為頂板極限平衡拱高度，a*為等效回采巷道半
[0化引
[0059] 其中，d為底鼓量，打?yàn)閮上飵蛧鷰r堅(jiān)固系數(shù)。
[0060] 優(yōu)選地，所述參數(shù)確定單元還用于:確定巷道底板破壞深度；
[0061 ] 所述巷道底板破壞深度根據(jù)下列公式確定：
[0062]
[0063] 根據(jù)下列公式確定兩巷幫最大破壞深度：
[0064] L=化+hd)/4 打
[0065] 其中，hd為巷道底板破壞深度，d為底鼓量，L為兩巷幫最大破壞深度，h為巷道高 度，打?yàn)閮上飵兔簬r堅(jiān)固系數(shù)。
[0066] 本發(fā)明實(shí)施例中，提供一種=軟煤層回采巷道支護(hù)設(shè)計(jì)方法及裝置，包括:根據(jù)= 軟煤層回采巷道結(jié)構(gòu)，將所述=軟煤層回采巷道從上至下依次分為巷道頂板巖層、兩巷幫 煤層和巷道底板巖層;所述巷道頂板巖層、所述兩巷幫煤層和所述巷道底板巖層組成=軟 煤層回采巷道圍巖極限平衡圈，根據(jù)所述=軟煤層回采巷道圍巖極限平衡圈理論W及所述 巷道頂板巖層、所述兩巷幫煤層和所述巷道底板巖層的受力分析，依次確定頂板極限平衡 拱方程，頂板極限平衡拱高度和兩巷幫最大破壞深度;根據(jù)所述頂板極限平衡拱高度，錯(cuò)索 錯(cuò)固段長(zhǎng)度和錯(cuò)索外露長(zhǎng)度，采用下列公式：lms = b+ls+h，確定頂板錯(cuò)索長(zhǎng)度;根據(jù)回采巷 道寬度W及采用下列公式：lmg=化a,確定頂板錯(cuò)桿長(zhǎng)度;根據(jù)所述頂板錯(cuò)桿長(zhǎng)度，巷道兩巷 幫移近量W及采用下列公式
，確定頂板錯(cuò)桿間排距；根據(jù)所述 兩巷幫最大破壞深度，錯(cuò)桿錯(cuò)固段長(zhǎng)度，錯(cuò)桿外露長(zhǎng)度，采用下列公式:Lmg=化+lg+b，確定 兩巷幫錯(cuò)桿長(zhǎng)度;其中，上述公式中，1ms為錯(cuò)索長(zhǎng)度，b為頂板極限平衡拱高度，Is為錯(cuò)索錯(cuò) 固段長(zhǎng)度，h為錯(cuò)索外露長(zhǎng)度，Img為錯(cuò)桿長(zhǎng)度，a為回采巷道半寬，k為長(zhǎng)度因子，dmg為錯(cuò)桿間 排距，S為巷道兩巷幫移近量，L為兩巷幫最大破壞深度，Ig為錯(cuò)桿錯(cuò)固段長(zhǎng)度，12為錯(cuò)桿外露 長(zhǎng)度。上述方法中，基于=軟煤層回采巷道"底板-兩幫-頂板"的相互影響，提出=軟煤層回 采巷道圍巖極限平衡圈理論，建立了 =軟強(qiáng)變形煤層回采巷道支護(hù)設(shè)計(jì)方法，為此類巷道 的支護(hù)控制提供科學(xué)合理的依據(jù)，可W解決=軟煤層回采巷道支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)不合理，出現(xiàn) 錯(cuò)索和錯(cuò)桿拉斷、巷道變形，導(dǎo)致巷道返修成本增大，嚴(yán)重影響礦井的正常生產(chǎn)的問題。
【附圖說明】
[0067] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可W 根據(jù)運(yùn)些附圖獲得其他的附圖。
[0068] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種=軟煤層回采巷道支護(hù)設(shè)計(jì)方法流程示意圖；
[0069] 圖2A為本發(fā)明實(shí)施例提供的=軟煤層回采巷道圍巖破壞圈結(jié)構(gòu)示意圖；
[0070] 圖2B為本發(fā)明實(shí)施例提供的=軟煤層回采巷道圍巖破壞區(qū)數(shù)值計(jì)算示意圖；
[0071] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的=軟煤層回采巷道圍巖極限平衡圈原理示意圖；
[0072] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的=軟煤層回采巷道極限平衡圈力學(xué)模型；
[0073] 圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的=軟煤層回采巷道的極限平衡圈支護(hù)示意圖；
[0074] 圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種=軟煤層回采巷道支護(hù)設(shè)計(jì)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0075] 下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；?本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他 實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0076] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種=軟煤層回采巷道支護(hù)設(shè)計(jì)方法流程示意圖。該 方法至少可W應(yīng)用在煤礦開采工程中。
[0077] 如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種=軟煤層回采巷道支護(hù)設(shè)計(jì)方法，具體包括 下列步驟：
[0078] 步驟101，根據(jù)=軟煤層回采巷道結(jié)構(gòu)，將所述=軟煤層回采巷道從上至下依次分 為巷道頂板巖層、兩巷幫煤層和巷道底板巖層；
[0079] 步驟102,所述巷道頂板巖層、所述兩巷幫煤層和所述巷道底板巖層組成=軟煤層 回采巷道圍巖極限平衡圈，根據(jù)所述=軟煤層回采巷道圍巖極限平衡圈理論W及所述巷道 頂板巖層、所述兩巷幫煤層和所述巷道底板巖層的受力分析，依次確定頂板極限平衡拱方 程，頂板極限平衡拱高度和兩巷幫最大破壞深度；
[0080] 步驟103,根據(jù)所述頂板極限平衡拱高度，錯(cuò)索錯(cuò)固段長(zhǎng)度和錯(cuò)索外露長(zhǎng)度，采用 公式（1)確定頂板錯(cuò)索長(zhǎng)度;根據(jù)回采巷道寬度W及采用公式(2)，確定頂板錯(cuò)桿長(zhǎng)度;根據(jù) 所述頂板錯(cuò)桿長(zhǎng)度，巷道兩巷幫移近量W及采用公式(3)，確定頂板錯(cuò)桿間排距;根據(jù)所述 兩巷幫最大破壞深度，錯(cuò)桿錯(cuò)固段長(zhǎng)度，錯(cuò)桿外露長(zhǎng)度，采用公式(4)確定兩巷幫錯(cuò)桿長(zhǎng)度；
[0081] 其中，公式(1)如下：
[0082] lms = b+ls+h
[0083] 其中，公式(2)如下：
[0084] lmg = 2ka
[00化]其中，公式(3)如下：
[0086]
[0087] 其中，公式(4)如下：
[008引 Lmg =化+lg+l2
[0089] 公式（1)，公式（2)，公式(3)和公式(4)中，1ms為錯(cuò)索長(zhǎng)度，b為頂板極限平衡拱高 度，Is為錯(cuò)索錯(cuò)固段長(zhǎng)度，1功錯(cuò)索外露長(zhǎng)度，Img為錯(cuò)桿長(zhǎng)度，a為回采巷道半寬，k為長(zhǎng)度因 子，cUg為錯(cuò)桿間排距，S為巷道兩巷幫移近量，L為兩巷幫最大破壞深度，Ig為錯(cuò)桿錯(cuò)固段長(zhǎng) 度，12為錯(cuò)桿外露長(zhǎng)度，Lmg為兩巷幫錯(cuò)桿長(zhǎng)度。
[0090] 在對(duì)本發(fā)明實(shí)施例提供的一種=軟煤層回采巷道支護(hù)設(shè)計(jì)方法之前，先對(duì)=軟煤 層回采巷道的特點(diǎn)進(jìn)行說明。
[0091] 圖2A為本發(fā)明實(shí)施例提供的S軟煤層回采巷道圍巖破壞圈結(jié)構(gòu)示意圖；圖2B為本 發(fā)明實(shí)施例提供的=軟煤層回采巷道圍巖破壞區(qū)數(shù)值計(jì)算示意圖。
[0092] 需要說明的是，上述圖2A和圖2B根據(jù)河南告成煤礦=軟強(qiáng)變形煤層回采巷道的實(shí) 測(cè)數(shù)據(jù)繪制的，其中，巷道頂板、兩巷幫和巷道底板都存在顯著的破壞區(qū)，如圖2A所示，巷道 頂板、兩巷幫和巷道底板形成一個(gè)破壞圈。根據(jù)數(shù)字計(jì)算，驗(yàn)證了 =軟巷道不僅存在頂板破 壞，而且在兩巷幫和巷道底板也存在較大破壞區(qū)，如圖2B所示，頂板和巷道底板主要W拉破 壞為主，兩巷幫W剪切破壞為主，巷道破壞圈的外界處于極限平衡狀態(tài)。
[0093] 在實(shí)際應(yīng)用中，由于=軟煤層回采巷道底板巖層和兩巷幫的煤體比較軟弱，容易 破壞，一般都存在底鼓和兩巷幫破壞現(xiàn)象。兩巷幫破壞區(qū)的存在使巷道的等效寬度增大（即 相當(dāng)于巷道變寬了），導(dǎo)致頂板拉破壞區(qū)范圍擴(kuò)大（即頂板極限平衡拱擴(kuò)大）。而底鼓將進(jìn)一 步造成兩巷幫破壞范圍的擴(kuò)大，導(dǎo)致頂板極限平衡圈(頂部也稱拱)進(jìn)一步擴(kuò)大。因此，巷道 頂板、兩巷幫和巷道底板的變形是相互影響的一個(gè)整體?；诖?，本發(fā)明實(shí)施例提出了 =軟 煤層回采巷道圍巖的極限平衡圈，具體如圖3所示。
[0094] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的=軟煤層回采巷道圍巖極限平衡圈原理示意圖。具體 地，巷道開挖后，如果巷道底板和兩巷幫穩(wěn)定，巷道頂板存在較小的極限平衡拱，如圖3中 "兩巷幫穩(wěn)定時(shí)的頂板極限平衡拱"所示。如果巷道兩巷幫破壞，即兩巷幫可承載的穩(wěn)定邊 界由0點(diǎn)發(fā)展到E點(diǎn)，即巷道等效寬度變寬增加了化(此時(shí)，L為0E段長(zhǎng)度），頂板極限平衡拱 擴(kuò)大，如圖3中"兩巷幫破壞時(shí)的頂板極限平衡拱"所示。如果巷道底板破壞，相當(dāng)于巷道等 效高度增大了DG段，則兩巷幫破壞寬度發(fā)展到F點(diǎn)，巷道等效寬度擴(kuò)大了化(此時(shí)，L為OF段 長(zhǎng)度），此時(shí)頂板極限平衡拱進(jìn)一步擴(kuò)大，形成圖3所示"巷道底板和兩巷幫破壞時(shí)的極限平 衡圈"。
[00%]=軟煤層回采巷道支護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)按照極限破壞圈的范圍進(jìn)行支護(hù)設(shè)計(jì)。此外，W 往的支護(hù)設(shè)計(jì)中往往忽視"兩巷幫-巷道底板"和"頂板-兩巷幫"結(jié)合部（圖3中的陰影區(qū)）的 支護(hù)，而運(yùn)些區(qū)域是巷道形成"巷道底板-兩巷幫-頂板"整環(huán)控制的關(guān)鍵。本發(fā)明實(shí)施例所 提供的一種=軟煤層回采巷道支護(hù)設(shè)計(jì)方法中，將"巷道底板-兩巷幫-頂板"作為一個(gè)整 體，提出=軟煤層回采巷道極限平衡圈理論，明確了巷道支護(hù)的對(duì)象是極限平衡圈內(nèi)的巖 體，提高了巷道支護(hù)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性。
[0096] 在實(shí)際應(yīng)用中，設(shè)巷道埋深為H(單位，m)，地層平均容重為丫（單位:kN/m3)，原巖 垂直應(yīng)力為q(單位:k化），側(cè)壓系數(shù)為A，巷道高度為h(單位:m)，回采巷道寬度為2a(單位： 111)，兩巷幫最大破壞深度為1^(單位:111)，巷道等效半寬為日^ =日+1^(單位:111)，巷道底鼓量為(1 (單位:m)，巖石堅(jiān)固性系數(shù)為f，頂板極限平衡拱的高度為b。
[0097] 下列詳細(xì)介紹本發(fā)明實(shí)施例提供的一種=軟煤層回采巷道支護(hù)設(shè)計(jì)方法：
[0098] 在步驟102中，巷道頂板巖層、兩巷幫煤層和巷道底板巖層組成=軟煤層回采巷道 圍巖極限平衡圈如圖3所示，圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的=軟煤層回采巷道極限平衡圈力學(xué) 模型。如圖4所示，該力學(xué)模型的基本假設(shè)為:頂板極限平衡拱受均布垂直載荷q= 丫 H及均 布水平載荷M的作用;拱腳處的水平切力F = fqa^
[0099] 需要說明的是，圖4中所示的極限平衡圈頂板部分通俗稱為頂板極限平衡拱，根據(jù) 對(duì)稱性原理，可W取頂板左半拱進(jìn)行分析，在本發(fā)明實(shí)施例中，還可W取頂板右半拱進(jìn)行分 析。
[0100] 由于頂板極限平衡拱是拉壓力區(qū)和壓應(yīng)力區(qū)的邊界，平衡拱上任意橫截面上只有 軸向壓力而無剪力和彎矩，在拱上任一點(diǎn)M的平衡方程可W用下列公式(5)表示：
[0101]
(5)
[0102] 進(jìn)一步地，左半拱沿X軸方向的平衡方程可用下列公式(6)表示：
[0103] T-入qb-fqa* = 0,即T =入qb+fqa* (6)
[0104] 將(6)式代入到(5)式，可W得到下列公式(7):
[0105] x^+Ay^-2 (Ab+f a*)y = 0 (7)
[0106] 經(jīng)變換，可W用下列公式(8)表示頂板極限平衡拱方程：
[0107]
(8)
[0108] 在公式(8)中
同時(shí)可W確定極限平衡拱（圈）為楠圓曲線。
[0109] 進(jìn)一步地，將x = a^，y = b代入到公式(8)中，可W得到頂板極限平衡拱高度，其中， 頂板極限平衡拱高度可W用下列公式(9)表示：
[0110]
(9)
[0111] 公式(9)中，b為頂板極限平衡拱高度，單位為m;a^3等效回采巷道半寬，單位為m; 入為側(cè)應(yīng)力系數(shù);f為頂板巖石堅(jiān)固系數(shù);h為巷道高度，單位為m。
[0112] 設(shè)巷道底板破壞深度為hd，由數(shù)值計(jì)算回歸分析可得兩巷幫最大破壞深度，其中， 兩巷幫最大破壞深度可W用下列公式（10)表示：
[0113] L=化+hd)/4 打 (10)
[0114] 在公式（10)中，L為兩巷幫最大破壞深度，單位為m;h為巷道高度，單位wiem;hd為 巷道底板破壞深度，單位為m;打?yàn)閮上飵兔簬r堅(jiān)固系數(shù)。
[0115] 巧據(jù)#值計(jì)貸巧女量的實(shí)測(cè)統(tǒng)計(jì)，巷道底板破壞深度可用下列公式（11)表示：
[0116]
(11)
[0117] 在公式（11)中，hd為巷道底板破壞深度，單位為m; a為回采巷道半寬，單位為m; d為 底鼓量，單位為m。
[0118] 由于巷道等效半寬為:3^ = 3+^將公式（10)和公式（11)式代入，則巷道等效半寬 可W用下列公式（12)表示：
[0119]
(12)
[0120] 公式（12)中，等效回采巷道半寬，單位為m;a為回采巷道半寬，單位為m;h為巷 道高度，單位為m; d為底鼓量，單位為m;打?yàn)閮上飵蛧鷰r堅(jiān)固系數(shù)。
[0121] 將公式（12)式代公式(9)，可得=軟煤層回采巷道頂板極限平衡拱高度，其中，= 軟煤層回采巷道頂板極限平衡拱高度可W進(jìn)一步地用下列公式表示：
[0122]
(13)
[0123] 公式（13)中，b為頂板極限平衡拱高度，單位為m;a為回采巷道半寬，單位為m;入為 側(cè)應(yīng)力系數(shù);f為頂板圍巖堅(jiān)固系數(shù);fb為兩巷幫圍巖堅(jiān)固系數(shù);h為巷道高度，單位為m;d為 底鼓量，單位為m。
[0124] 在步驟103中，需要依次確定頂板錯(cuò)索長(zhǎng)度，頂板錯(cuò)桿長(zhǎng)度，頂板錯(cuò)桿間排距，兩巷 幫錯(cuò)桿長(zhǎng)度。
[0125] 在實(shí)際應(yīng)用中，還需要確定頂板錯(cuò)索間排距，幫部錯(cuò)桿間排距，巷道兩肩和兩幫腳 支護(hù)參數(shù)W及其它支護(hù)參數(shù)。
[01%]下列依次介紹上述參數(shù)的確定方法：
[0127] a.頂板支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì) [01%]①頂板錯(cuò)索長(zhǎng)度確定
[0129] 按照極限平衡圈力學(xué)模型，頂板支護(hù)對(duì)象為極限平衡圈（拱）內(nèi)的巖體。因此，可W 根據(jù)頂板極限平衡拱高度，錯(cuò)索錯(cuò)固段長(zhǎng)度和錯(cuò)索外露長(zhǎng)度，通過公式（1)確定頂板錯(cuò)索長(zhǎng) 度，其中公式(1)如下：
[0130] lms = b+ls+h (1)
[0131] 公式（1)中，1ms為錯(cuò)索長(zhǎng)度，單位為m;b為頂板極限平衡拱高度，單位為m; Is為錯(cuò)索 錯(cuò)固段長(zhǎng)度，單位為m; h為錯(cuò)索外露長(zhǎng)度，單位為m。
[0132] ②頂板錯(cuò)桿長(zhǎng)度確定
[0133] 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，頂板錯(cuò)桿長(zhǎng)度可W通過下列公式(2)確定：
[0134] lmg = 2ka (2)
[0135] 公式(2)中，Img為錯(cuò)桿長(zhǎng)度，單位為m;a為回采巷道半寬，單位為m;k為長(zhǎng)度因子，在 實(shí)際應(yīng)用中，可取0.18-0.22。
[0136] ③頂板錯(cuò)桿間排距確定
[0137] 根據(jù)工程類比統(tǒng)計(jì)分析，錯(cuò)桿間排距，頂板錯(cuò)桿長(zhǎng)度，巷道兩巷幫移近量，可W通 過下列公式(3)確定頂板錯(cuò)桿間排距：
[0138]
(3)
[0139] 公式(3)中，dmg為錯(cuò)桿間排距，單位為m;s為巷道兩巷幫移近量，單位為m;a為回采 巷道寬度，單位為m。
[0140] ④頂板錯(cuò)索間排距確定
[0141] 頂板錯(cuò)索的間排距應(yīng)大于等于頂板錯(cuò)桿間排距的2倍，且同時(shí)小于錯(cuò)索長(zhǎng)度的1/ 3。即，頂板錯(cuò)索的間排距可W通過下列公式（14)確定：
[0142]
(14)
[01創(chuàng)公式（14)中，dms為錯(cuò)索間排距，單位為m;dmg為錯(cuò)桿間排距，單位為m; 1ms為錯(cuò)索長(zhǎng) 度，單位為m。
[0144] b.幫部支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)
[0145] ①兩巷幫錯(cuò)桿長(zhǎng)度確定
[0146] 兩巷幫長(zhǎng)錯(cuò)桿軟巷道兩巷幫中部的破壞深度最大，應(yīng)該對(duì)兩巷幫的中部采用 長(zhǎng)錯(cuò)桿加固。由于巷道破壞區(qū)寬度為等效破壞區(qū)礦區(qū)的2倍，根據(jù)極限平衡圈力學(xué)模型，兩 巷幫中部長(zhǎng)錯(cuò)桿的長(zhǎng)度可W通過下列公式(15)確定：
[0147] Lmg =化+lg+l2 (15)
[0148] 公式(15)中，L為兩巷幫最大破壞深度;Ig為錯(cuò)桿錯(cuò)固段長(zhǎng)度;12為錯(cuò)桿外露長(zhǎng)度。
[0149] 需要說明的是，兩巷幫普通錯(cuò)桿:巷道幫部其它部位的錯(cuò)桿長(zhǎng)度可與頂板錯(cuò)桿長(zhǎng) 度一致。
[0150] ②幫部錯(cuò)桿間排距確定
[0151] 幫部錯(cuò)桿間排距應(yīng)保證幫部錯(cuò)桿均勻?qū)ΨQ分布，間排距可與頂板錯(cuò)桿間排距相 同，可根據(jù)圍巖變形量的大小，取錯(cuò)桿間排距為0.2~0.3倍的錯(cuò)桿長(zhǎng)度。
[0152] C.巷道兩肩和兩巷幫腳支護(hù)參數(shù)的確定
[0153] 圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的=軟煤層回采巷道的極限平衡圈支護(hù)示意圖。其中， "兩巷幫-巷道底板"和"頂板-兩巷幫"結(jié)合部的支護(hù)是形成巷道"巷道底板-兩巷幫-頂板" 整環(huán)控制的關(guān)鍵，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)此區(qū)域的支護(hù)。可W采用斜45°錯(cuò)桿來加強(qiáng)巷道兩肩和兩巷幫腳 的控制，錯(cuò)桿長(zhǎng)度與兩巷幫普通錯(cuò)桿長(zhǎng)度一致。
[0154] d.其它支護(hù)參數(shù)確定
[0155] 錯(cuò)桿和錯(cuò)索的直徑、錯(cuò)固力、預(yù)緊力等其它支護(hù)參數(shù)根據(jù)支護(hù)強(qiáng)度要求，按照現(xiàn)有 的巷道支護(hù)參數(shù)計(jì)算公式來進(jìn)行計(jì)算即可。
[0156] 本發(fā)明實(shí)施例中，提供一種=軟煤層回采巷道支護(hù)設(shè)計(jì)方法及裝置，包括:根據(jù)= 軟煤層回采巷道結(jié)構(gòu)，將所述=軟煤層回采巷道從上至下依次分為巷道頂板巖層、兩巷幫 煤層和巷道底板巖層;所述巷道頂板巖層、所述兩巷幫煤層和所述巷道底板巖層組成=軟 煤層回采巷道圍巖極限平衡圈，根據(jù)所述=軟煤層回采巷道圍巖極限平衡圈理論W及所述 巷道頂板巖層、所述兩巷幫煤層和所述巷道底板巖層的受力分析，依次確定頂板極限平衡 拱方程，頂板極限平衡拱高度和兩巷幫最大破壞深度;根據(jù)所述頂板極限平衡拱高度，錯(cuò)索 錯(cuò)固段長(zhǎng)度和錯(cuò)索外露長(zhǎng)度，采用下列公式：lms = b+ls+h，確定頂板錯(cuò)索長(zhǎng)度;根據(jù)回采巷 道寬度W及采用下列公式：lmg=化a,確定頂板錯(cuò)桿長(zhǎng)度;根據(jù)所述頂板錯(cuò)桿長(zhǎng)度，巷道兩巷 幫移近量W及采用下列公式
確定頂板錯(cuò)桿間排距;根據(jù)所述 兩巷幫最大破壞深度，錯(cuò)桿錯(cuò)固段長(zhǎng)度，錯(cuò)桿外露長(zhǎng)度，采用下列公式:Lmg=化+lg+b，確定 兩巷幫錯(cuò)桿長(zhǎng)度;其中，上述公式中，1ms為錯(cuò)索長(zhǎng)度，b為頂板極限平衡拱高度，Is為錯(cuò)索錯(cuò) 固段長(zhǎng)度，h為錯(cuò)索外露長(zhǎng)度，Img為錯(cuò)桿長(zhǎng)度，a為回采巷道半寬，k為長(zhǎng)度因子，dmg為錯(cuò)桿間 排距，S為巷道兩巷幫移近量，L為兩巷幫最大破壞深度，Ig為錯(cuò)桿錯(cuò)固段長(zhǎng)度，12為錯(cuò)桿外露 長(zhǎng)度。上述方法中，基于=軟煤層回采巷道"底板-兩幫-頂板"的相互影響，提出=軟煤層回 采巷道的極限平衡圈理論，建立了 =軟強(qiáng)變形煤層回采巷道支護(hù)設(shè)計(jì)方法，為此類巷道的 支護(hù)控制提供科學(xué)合理的依據(jù)，可W解決=軟煤層回采巷道支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)不合理，出現(xiàn)錯(cuò) 索和錯(cuò)桿拉斷、巷道變形，導(dǎo)致巷道返修成本增大，嚴(yán)重影響礦井正常生產(chǎn)的問題。
[0157] 為了能夠清楚說明本發(fā)明實(shí)施例提供的一種=軟煤層回采巷道支護(hù)設(shè)計(jì)方法，基 于相同的發(fā)明構(gòu)思，W下介紹一個(gè)實(shí)施例：
[0158] 假設(shè)某礦工作面回采巷道沿2煤層巷道底板掘進(jìn)，巷道埋深H = 450m，上覆巖層巖 容重丫 =25kN/m3,側(cè)應(yīng)力系數(shù)A = 0.5。煤層厚度平均4.2111，傾角3°。頂板及煤層巖石堅(jiān)固性 系數(shù)煤層及頂板和巷道底板受滑動(dòng)構(gòu)造影響而遭受破壞，強(qiáng)度較低，屬于典型的 S軟強(qiáng)變形煤層?；夭上锏罏榫匦螖嗝?，巷道寬2a = 6. Om，兩巷幫高h(yuǎn)w=4. Om。巷道底鼓量d =0.73m。巷道兩巷幫移近量s = 0.9m。
[0159] 1)在確定上述參數(shù)的基礎(chǔ)上，可W根據(jù)式（12)確定巷道等效半寬：
[0160]
[0161]
[0162]
[0163] 3)頂板錯(cuò)索長(zhǎng)度確定
[0164] 錯(cuò)索錯(cuò)固長(zhǎng)度ls = l.lm，外露長(zhǎng)度h取0.2m，由公式（1)，可W確定頂板錯(cuò)索長(zhǎng)度： [01 化]lms = b+ls+h = 5.7+l.l+0.2 = 7.0m
[0166] 4)頂板錯(cuò)桿長(zhǎng)度確定
[0167] 根據(jù)圍巖強(qiáng)度和工程經(jīng)驗(yàn)，頂板錯(cuò)桿長(zhǎng)度因子k取0.2,由公式(2)求得頂板錯(cuò)桿長(zhǎng) 度：
[0168] l"g = 2ka = 2X 0.2X6.0 = 2.4m
[0169] 5)頂板錯(cuò)桿間排距確定
[0170] 由公式式(3 )，求得頂板錯(cuò)桿間排距：
[0171] dmg = 0.35X0.85X2.4 = 0.7m
[0172] 故，頂板錯(cuò)桿的間排距可取700mm X 700mm。
[0173] 6)頂板錯(cuò)索間排距確定
[0174] 根據(jù)式(14)，確定頂板錯(cuò)索間排距為：
[0175] 1.4<dms<2.2
[0176] 考慮到錯(cuò)桿間排距為700mmX700mm，且巷道為=軟巷道，錯(cuò)索間排距取2倍錯(cuò)桿間 距，即錯(cuò)索間排距1400mm X 1400mm。
[0177] 7)幫部錯(cuò)桿長(zhǎng)度確定
[0178] 由公式（15)，錯(cuò)桿錯(cuò)固段長(zhǎng)度取0.8m，外露段長(zhǎng)0.1m，求得兩巷幫中部長(zhǎng)錯(cuò)桿的長(zhǎng) 度：
[0179] Lmg = 2.3+0.8+0.1 = 3.2m
[0180] 幫部其它位置錯(cuò)桿長(zhǎng)度與頂板錯(cuò)桿長(zhǎng)度一致，取2.4m。
[0181] 8)幫部錯(cuò)桿間排距確定
[0182] 幫部錯(cuò)桿間排距與頂板錯(cuò)桿間排距相同，取700mmX 700mm。
[0183] 錯(cuò)桿和錯(cuò)索其它參數(shù)按照現(xiàn)有的巷道支護(hù)參數(shù)計(jì)算公式來進(jìn)行計(jì)算。
[0184] 該礦應(yīng)用=軟煤層回采巷道(圍巖極限平衡圈）支護(hù)設(shè)計(jì)方法得出的支護(hù)參數(shù)，完 善了21061工作面回采巷道支護(hù)方案，實(shí)踐表明，該=軟煤層回采巷道復(fù)修率降低75%，兩 巷幫移近量下降了 68%，底鼓下降了 60%，巷道使用情況良好，無需大修，取得了良好的經(jīng) 濟(jì)效果。
[0185] 基于同一發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種=軟煤層回采巷道支護(hù)設(shè)計(jì)裝置， 由于該裝置解決技術(shù)問題的原理與一種=軟煤層回采巷道支護(hù)設(shè)計(jì)方法相似，因此該裝置 的實(shí)施可W參見方法的實(shí)施，重復(fù)之處不再寶述。
[0186] 如圖6所示，為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種=軟煤層回采巷道支護(hù)設(shè)計(jì)裝置結(jié)構(gòu)示 意圖，該裝置包括劃分單元601，參數(shù)確定單元602和支護(hù)參數(shù)確定單元603。
[0187] 劃分單元601，用于根據(jù)=軟煤層回采巷道結(jié)構(gòu)，將所述=軟煤層回采巷道從上至 下依次分為巷道頂板巖層、兩巷幫煤層和巷道底板巖層；
[0188] 參數(shù)確定單元602,用于所述巷道頂板巖層、所述兩巷幫煤層和所述巷道底板巖層 組成=軟煤層回采巷道圍巖極限平衡圈，根據(jù)所述=軟煤層回采巷道圍巖極限平衡圈理論 W及所述巷道頂板巖層、所述兩巷幫煤層和所述巷道底板巖層的受力分析，依次確定頂板 極限平衡拱方程，頂板極限平衡拱高度和兩巷幫最大破壞深度；
[0189] 支護(hù)參數(shù)確定單元603,用于根據(jù)所述頂板極限平衡拱高度，錯(cuò)索錯(cuò)固段長(zhǎng)度和錯(cuò) 索外露長(zhǎng)度，采用公式（1)確定頂板錯(cuò)索長(zhǎng)度;根據(jù)回采巷道寬度W及采用公式(2)，確定頂 板錯(cuò)桿長(zhǎng)度;根據(jù)所述頂板錯(cuò)桿長(zhǎng)度，巷道兩巷幫移近量W及采用公式(3 )，確定頂板錯(cuò)桿 間排距;根據(jù)所述兩巷幫最大破壞深度，錯(cuò)桿錯(cuò)固段長(zhǎng)度，錯(cuò)桿外露長(zhǎng)度，采用公式(4)確定 兩巷幫錯(cuò)桿長(zhǎng)度；
[0190] 其中，公式(1)如下：
[0191] lms = b+ls+h
[0192] 其中，公式(2)如下：
[0193] lmg = 2ka
[0194] 其中，公式(3)如下：
[0195]
[0196] 其中，公式(4)如下：
[0197] Lmg =化+lg+l2
[0198] 公式（1)，公式（2)，公式(3)和公式(4)中，1ms為錯(cuò)索長(zhǎng)度，b為頂板極限平衡拱高 度，Is為錯(cuò)索錯(cuò)固段長(zhǎng)度，1功錯(cuò)索外露長(zhǎng)度，Img為錯(cuò)桿長(zhǎng)度，a為回采巷道半寬，k為長(zhǎng)度因 子，cUg為錯(cuò)桿間排距，S為巷道兩巷幫移近量，L為兩巷幫最大破壞深度，Ig為錯(cuò)桿錯(cuò)固段長(zhǎng) 度，12為錯(cuò)桿外露長(zhǎng)度，Lmg為兩巷幫錯(cuò)桿長(zhǎng)度。
[0199] 優(yōu)選地，根據(jù)下列公式確定頂板極限平衡拱方程：
[0200]
[020U 拱高度：
[0202]
[0203]其中：
，y = b，x = a^b為頂板極限平衡拱高度，a%等效回采巷道半 寬，A為側(cè)應(yīng)力系數(shù)，f為頂板巖石堅(jiān)固系數(shù)，h為巷道高度。
[0204] 優(yōu)選地，根據(jù)下列公式確定等效回采巷道半寬：
[0205]
[0206] 其中，d為底鼓量，打?yàn)閮上飵蛧鷰r堅(jiān)固系數(shù)。
[0207] 優(yōu)選地，所述參數(shù)確定單元602還用于:確定巷道底板破壞深度；
[0208] 所述巷道底板破壞深度根據(jù)下列公式確定：
[0209]
[0210] 根據(jù)下列公式確定兩巷幫最大破壞深度：
[0211] L=化+hd)/4 打
[0212] 其中，hd為巷道底板破壞深度，d為底鼓量，L為兩巷幫最大破壞深度，h為巷道高 度，打?yàn)閮上飵兔簬r堅(jiān)固系數(shù)。
[0213] 應(yīng)當(dāng)理解，W上一種=軟煤層回采巷道支護(hù)設(shè)計(jì)裝置包括的單元僅為根據(jù)該設(shè)備 裝置實(shí)現(xiàn)的功能進(jìn)行的邏輯劃分，實(shí)際應(yīng)用中，可W進(jìn)行上述單元的疊加或拆分。并且該實(shí) 施例提供的一種=軟煤層回采巷道支護(hù)設(shè)計(jì)裝置所實(shí)現(xiàn)的功能與上述實(shí)施例提供的一種 =軟煤層回采巷道支護(hù)設(shè)計(jì)方法一一對(duì)應(yīng)，對(duì)于該裝置所實(shí)現(xiàn)的更為詳細(xì)的處理流程，在 上述方法實(shí)施例一中已做詳細(xì)描述，此處不再詳細(xì)描述。
[0214] 本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員應(yīng)明白，本發(fā)明的實(shí)施例可提供為方法、系統(tǒng)、或計(jì)算機(jī)程序 產(chǎn)品。因此，本發(fā)明可采用完全硬件實(shí)施例、完全軟件實(shí)施例、或結(jié)合軟件和硬件方面的實(shí) 施例的形式。而且，本發(fā)明可采用在一個(gè)或多個(gè)其中包含有計(jì)算機(jī)可用程序代碼的計(jì)算機(jī) 可用存儲(chǔ)介質(zhì)（包括但不限于磁盤存儲(chǔ)器、CD-ROM、光學(xué)存儲(chǔ)器等）上實(shí)施的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn) 品的形式。
[0215] 本發(fā)明是參照根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的方法、設(shè)備（系統(tǒng)）、和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的流程 圖和/或方框圖來描述的。應(yīng)理解可由計(jì)算機(jī)程序指令實(shí)現(xiàn)流程圖和/或方框圖中的每一流 程和/或方框、W及流程圖和/或方框圖中的流程和/或方框的結(jié)合。可提供運(yùn)些計(jì)算機(jī)程序 指令到通用計(jì)算機(jī)、專用計(jì)算機(jī)、嵌入式處理機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器W產(chǎn) 生一個(gè)機(jī)器，使得通過計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器執(zhí)行的指令產(chǎn)生用于實(shí) 現(xiàn)在流程圖一個(gè)流程或多個(gè)流程和/或方框圖一個(gè)方框或多個(gè)方框中指定的功能的裝置。
[0216] 運(yùn)些計(jì)算機(jī)程序指令也可存儲(chǔ)在能引導(dǎo)計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備W特 定方式工作的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器中，使得存儲(chǔ)在該計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器中的指令產(chǎn)生包括指 令裝置的制造品，該指令裝置實(shí)現(xiàn)在流程圖一個(gè)流程或多個(gè)流程和/或方框圖一個(gè)方框或 多個(gè)方框中指定的功能。
[0217] 運(yùn)些計(jì)算機(jī)程序指令也可裝載到計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備上，使得在計(jì) 算機(jī)或其他可編程設(shè)備上執(zhí)行一系列操作步驟W產(chǎn)生計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的處理，從而在計(jì)算機(jī)或 其他可編程設(shè)備上執(zhí)行的指令提供用于實(shí)現(xiàn)在流程圖一個(gè)流程或多個(gè)流程和/或方框圖一 個(gè)方框或多個(gè)方框中指定的功能的步驟。
[0218] 盡管已描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員一旦得知了基本創(chuàng)造 性概念，則可對(duì)運(yùn)些實(shí)施例作出另外的變更和修改。所w，所附權(quán)利要求意欲解釋為包括優(yōu) 選實(shí)施例W及落入本發(fā)明范圍的所有變更和修改。
[0219]顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可W對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精 神和范圍。運(yùn)樣，倘若本發(fā)明的運(yùn)些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍 之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含運(yùn)些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種三軟煤層回采巷道支護(hù)設(shè)計(jì)方法，其特征在于，包括： 根據(jù)三軟煤層回采巷道結(jié)構(gòu)，將所述三軟煤層回采巷道從上至下依次分為巷道頂板巖 層、兩巷幫煤層和巷道底板巖層； 所述巷道頂板巖層、所述兩巷幫煤層和所述巷道底板巖層組成三軟煤層回采巷道圍巖 極限平衡圈，根據(jù)三軟煤層回采巷道圍巖極限平衡圈理論以及所述巷道頂板巖層、所述兩 巷幫煤層和所述巷道底板巖層的受力分析，依次確定頂板極限平衡拱方程，頂板極限平衡 拱高度和兩巷幫最大破壞深度； 根據(jù)所述頂板極限平衡拱高度，錨索錨固段長(zhǎng)度和錨索外露長(zhǎng)度，采用公式（1)確定頂 板錨索長(zhǎng)度;根據(jù)回采巷道寬度以及采用公式(2)，確定頂板錨桿長(zhǎng)度;根據(jù)所述頂板錨桿 長(zhǎng)度，回采巷道寬度，兩巷幫移近量以及采用公式(3)，確定頂板錨桿間排距;根據(jù)所述兩巷 幫最大破壞深度，錨桿錨固段長(zhǎng)度，錨桿外露長(zhǎng)度，采用公式(4)確定兩巷幫錨桿長(zhǎng)度； 其中，公式(1)如下： lms - b+ls + 11 其中，公式(2)如下： lmg - 2k& 其中，公式(3)如下：其中，公式(4)如下： Lmg- 2L+lg+]_2 公式（1)，公式(2)，公式(3)和公式(4)中，lms為錨索長(zhǎng)度，b為頂板極限平衡拱高度，ls 為錨索錨固段長(zhǎng)度，h為錨索外露長(zhǎng)度，lmg為錨桿長(zhǎng)度，a為回采巷道半寬，k為長(zhǎng)度因子，dmg 為錨桿間排距，s為巷道兩巷幫移近量，L為兩巷幫最大破壞深度，lg為錨桿錨固段長(zhǎng)度，h為 錨桿外露長(zhǎng)度，Lmg為兩巷幫錨桿長(zhǎng)度。2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，根據(jù)下列公式確定頂板極限平衡拱方程：根據(jù)下列公式確定頂板極限平衡拱高度：y = b，X = a'b為頂板極限平衡拱高度，f為等效回采巷道半寬，入 為側(cè)應(yīng)力系數(shù)，f?為頂板巖石堅(jiān)固系數(shù)，h為巷道高度。3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，根據(jù)下列公式確定等效回采巷道半寬：其中，d為底鼓量，fb為兩巷幫圍巖堅(jiān)固系數(shù)。4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)三軟煤層回采巷道圍巖極限平衡圈 理論以及所述巷道頂板巖層、所述兩巷幫煤層和所述巷道底板巖層的受力分析，還可以確 定巷道底板破壞深度； 所述巷道底板破壞深度根據(jù)下列公式確定：根據(jù)下列公式確定兩巷幫最大破壞深度： L= (h+hd)/4fb 其中，hd為巷道底板破壞深度，d為底鼓量，L為兩巷幫最大破壞深度，h為巷道高度，fb為 兩巷幫圍巖堅(jiān)固系數(shù)。5. -種三軟煤層回采巷道支護(hù)設(shè)計(jì)裝置，其特征在于，包括： 劃分單元，用于根據(jù)三軟煤層回采巷道結(jié)構(gòu)，將所述三軟煤層回采巷道從上至下依次 分為巷道頂板巖層、兩巷幫煤層和巷道底板巖層； 參數(shù)確定單元，用于所述巷道頂板巖層、所述兩巷幫煤層和所述巷道底板巖層組成三 軟煤層回采巷道圍巖極限平衡圈，根據(jù)所述三軟煤層回采巷道圍巖極限平衡圈理論以及所 述巷道頂板巖層、所述兩巷幫煤層和所述巷道底板巖層的受力分析，依次確定巷道頂板極 限平衡拱方程，頂板極限平衡拱高度和兩巷幫最大破壞深度； 支護(hù)參數(shù)確定單元，用于根據(jù)所述頂板極限平衡拱高度，錨索錨固段長(zhǎng)度和錨索外露 長(zhǎng)度，采用公式（1)確定頂板錨索長(zhǎng)度;根據(jù)回采巷道寬度以及采用公式(2)，確定頂板錨桿 長(zhǎng)度;根據(jù)所述頂板錨桿長(zhǎng)度，回采巷道寬度，兩巷幫移近量以及采用公式(3)，確定頂板錨 桿間排距;根據(jù)所述兩巷幫最大破壞深度，錨桿錨固段長(zhǎng)度，錨桿外露長(zhǎng)度，采用公式(4)確 定兩巷幫錨桿長(zhǎng)度； 其中，公式(1)如下： lms - b+ls+11 其中，公式(2)如下： lmg - 2kcl 其中，公式(3)如下：其中，公式(4)如下： Lmg- 2L+lg+]_2 公式（1)，公式(2)，公式(3)和公式(4)中，lms為錨索長(zhǎng)度，b為頂板極限平衡拱高度，ls 為錨索錨固段長(zhǎng)度，h為錨索外露長(zhǎng)度，lmg為錨桿長(zhǎng)度，a為回采巷道半寬，k為長(zhǎng)度因子，dmg 為錨桿間排距，s為巷道兩巷幫移近量，L為兩巷幫最大破壞深度，lg為錨桿錨固段長(zhǎng)度，h為 錨桿外露長(zhǎng)度，Lmg為兩巷幫錨桿長(zhǎng)度。6. 如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，根據(jù)下列公式確定頂板極限平衡拱方程：根據(jù)下列公式確定頂板極限平衡拱高度：，y = b，X = a'b為頂板極限平衡拱高度，，為等效回采巷道半寬，入 為側(cè)應(yīng)力系數(shù)，f?為頂板巖石堅(jiān)固系數(shù)，h為巷道高度。7. 如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，根據(jù)下列公式確定等效回采巷道半寬：其中，d為底鼓量，fb為兩巷幫圍巖堅(jiān)固系數(shù)。8. 如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述參數(shù)確定單元還用于:確定巷道底板破 壞深度； 所述巷道底板破壞深度根據(jù)下列公式確定：根據(jù)下列公式確定兩巷幫最大破壞深度： L= (h+hd)/4fb 其中，hd為巷道底板破壞深度，d為底鼓量，L為兩巷幫最大破壞深度，h為巷道高度，fb為 兩巷幫煤巖堅(jiān)固系數(shù)。
【文檔編號(hào)】E21D21/00GK106050283SQ201610330412
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年5月14日
【發(fā)明人】黃慶享, 張沛, 劉玉衛(wèi)
【申請(qǐng)人】西安科技大學(xué)