一種矩形巷道圍巖變形破壞控制方法技術

本發明專利技術公開了一種矩形巷道圍巖變形破壞控制方法，包括步驟：一、巷道開挖；二、圍巖基本力學參數確定；三、巷道支護方案確定，過程如下：巷道幫部失穩判斷；巷道幫部處于穩定狀態下冒落拱矢高確定；巷道幫部處于不穩定狀態下巷道幫部滑動巖體的寬度、冒落拱矢高、巷幫極限平衡區寬度、巷道底板最大破壞深度及最大破壞深度處至相鄰巷道幫壁的水平距離確定；巷道支護單元結構確定；四、巷道圍巖支護施工；五、下一節段開挖及巷道圍巖支護施工；六、多次重復步驟五，直至完成矩形巷道的全部開挖及巷道圍巖支護施工過程。本發明專利技術方法步驟簡單、實現方便且使用效果好，能對矩形巷道頂板冒落和底臌問題進行有效防治，并能有效控制巷道圍巖變形破壞。

【技術實現步驟摘要】

【技術保護點】
一種矩形巷道圍巖變形破壞控制方法，其特征在于：沿巷道縱向延伸方向由前至后分多個節段對需進行矩形巷道(1)進行開挖及巷道圍巖支護施工，矩形巷道(1)的橫斷面為矩形，多個所述節段的開挖及巷道圍巖支護施工方法均相同；對于任一節段進行開挖及巷道圍巖支護施工時，包括以下步驟：步驟一、巷道開挖：對當前所施工節段進行開挖；步驟二、圍巖基本力學參數確定：通過對現場所取巖樣進行室內試驗，對步驟一中開挖后當前所施工節段的圍巖基本力學參數進行測試，并對測試結果進行同步記錄；步驟三、巷道支護方案確定：所采用的巷道支護方案為沿巷道延伸方向由前至后布設在矩形巷道(1)內的多個巷道支護單元，多個所述巷道支護單元的結構均相同；所述巷道支護單元為巷道支護單元一或巷道支護單元二；所述巷道支護單元一包括布設在矩形巷道(1)頂板上的頂板支護體系一；所述巷道支護單元二包括布設在矩形巷道(1)頂板上的頂板支護體系二、布設在矩形巷道(1)左右兩側巷道幫上的巷道幫部支護體系和布設在矩形巷道(1)底板上的底板支護體系，所述頂板支護體系二、所述巷道幫部支護體系和所述底板支護體系均布設在同一巷道斷面上；對所述巷道支護方案進行確定時，需對所述頂板支護體系一或所述頂板支護體系二、所述巷道幫部支護體系和所述底板支護體系的支護結構分別進行確定，且確定過程如下：步驟301、巷道幫部失穩判斷：首先，結合步驟二中所確定的圍巖基本力學參數，且根據公式(1)，計算得出巷道幫部失穩時的臨界高度hcr；之后，對計算得出的巷道幫部失穩時的臨界高度hcr與矩形巷道(1)的開挖高度h0進行比較：當h0≤hcr時，矩形巷道(1)的巷道幫部處于穩定狀態，之后進入步驟302；反之，矩形巷道(1)的巷道幫部處于不穩定狀態，之后進入步驟303；式(1)中，c1和分別為矩形巷道(1)的巷道兩幫巖體剪切滑動面上的粘結力和摩擦角，c1的單位為N，γ1為矩形巷道(1)的巷道兩幫巖體的平均容重且其單位為N/m3，γ2為矩形巷道(1)的上覆巖層的平均容重且其單位為N/m3，H為矩形巷道(1)的埋深且其單位為m，H0的單位為m；步驟302、巷道幫部處于穩定狀態下冒落拱矢高確定：結合步驟二中所確定的圍巖基本力學參數，且根據公式(2)，計算得出巷道幫部處于穩定狀態時所形成自然冒落拱(5?1)的矢高h1，式(2)中B為矩形巷道(1)的寬度且其單位為m，f為當前所施工節段頂板巖層的堅固性系數；步驟303、巷道幫部處于不穩定狀態下巷道幫部滑動巖體的寬度、冒落拱矢高、巷幫極限平衡區寬度、巷道底板最大破壞深度及巷道底板最大破壞深度處至相鄰巷道幫壁的水平距離確定：對巷道幫部滑動巖體的寬度及冒落拱矢高進行確定時，先結合步驟二中所確定的圍巖基本力學參數，且根據公式(3)，計算得出巷道幫部處于不穩定狀態下巷道幫部滑動巖體的寬度b0，式(3)中為矩形巷道(1)的巷道兩幫巖體剪切滑動面上的摩擦角；結合步驟二中所確定的圍巖基本力學參數，且根據公式(4)，計算得出巷道幫部發生有拉裂面滑動的巷幫單斜面剪切破壞時所形成極限冒落拱一(5?2)的矢高h2；根據公式(5)，計算得出巷道幫部發生無拉裂面滑動的巷幫單斜面剪切破壞時所形成極限冒落拱二(5?3)的矢高h3；所述極限冒落拱一(5?2)和極限冒落拱二(5?3)均為處于極限平衡狀態時的冒落拱；對巷幫極限平衡區寬度進行確定時，根據公式-b·k1γH2x0{x0[e-λx02λ(sinλx0-cosλx0)+12λ]-x02λe-λx0·(sinλx0-cosλx0)-12λ2sinλx0·e-λx0}-b·γH4λ[12λ-]]>e-λh2λ(cosλh-sinλh)]-b·(k1-1)γH2·e-λh2λ(sinλh-cosλh+12λ)+b·(k1-1)γH4λ·e-λh(sinλh-cosλh+12λ2·]]>sinλh·e-λh)-b·h·τ=0]]>(6)，計算得出巷幫極限平衡區寬度x0且其單位為m；式(6...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：于遠祥，
申請(專利權)人：西安科技大學，
類型：發明
國別省市：陜西;61