本發(fā)明涉及質(zhì)量評價方法，尤其涉及一種巷道錨網(wǎng)索系統(tǒng)支護(hù)效果評價方法。

背景技術(shù)：

在巷道支護(hù)中，錨網(wǎng)索支護(hù)因具有主動控制圍巖變形、支護(hù)效果顯著、施工方便快捷等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)在我國眾多礦山得到推廣應(yīng)用。目前我國錨網(wǎng)索支護(hù)的巷道占所有巷道總量的65％以上。由于地質(zhì)采礦條件的復(fù)雜性和現(xiàn)場測試的粗放性，錨網(wǎng)索支護(hù)設(shè)計參數(shù)以經(jīng)驗方法為主，普遍采取保守態(tài)度，設(shè)計的支護(hù)參數(shù)過大，寧愿浪費(fèi)材料，也不愿造成巷道的變形量過大，因而造成我國錨網(wǎng)索支護(hù)材料消耗很大，生產(chǎn)成本增加。包括世界上的幾個主要采煤大國美國、澳大利亞和俄羅斯亦是如此。但也有的為了節(jié)約成本，設(shè)計的支護(hù)參數(shù)不足，雖然在近期不出現(xiàn)變形，但隨著時間的推移而造成巷道的冒頂事故。目前國內(nèi)外礦山巷道錨網(wǎng)索支護(hù)效果的評價方法，均以巷道的變形量為依據(jù)，并不考慮成本和工程造價問題，也不考慮服務(wù)年限問題。實(shí)際上應(yīng)將錨桿錨索的受力過程和最終的受力大小，也作為支護(hù)效果的評價依據(jù)，這樣既不會造成支護(hù)材料的浪費(fèi)也不會因支護(hù)參數(shù)設(shè)計不足而造成巷道的冒頂。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種巷道錨網(wǎng)索系統(tǒng)支護(hù)效果評價方法，用該方法評價的某一巷道的支護(hù)效果，可對今后的巷道支護(hù)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，達(dá)到即減少支護(hù)材料的浪費(fèi)，又能提高巷道支護(hù)效果。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種巷道錨網(wǎng)索系統(tǒng)支護(hù)效果評價方法，包括如下步驟：

第一步：在施工完成的一段有代表性的巷道中，設(shè)若干個有代表性的監(jiān)測點(diǎn)，首先采用現(xiàn)有監(jiān)測方法對監(jiān)測點(diǎn)的錨桿錨索的初始工作阻力進(jìn)行監(jiān)測，記錄每根錨桿錨索的實(shí)際最大工作阻力F_j；式中j為錨桿錨索的順序編號；

第二步：再用現(xiàn)有觀測方法對監(jiān)測點(diǎn)所處斷面的收斂率進(jìn)行觀測，觀測到巷道變形量穩(wěn)定為止，將巷道斷面收斂率小于10％的監(jiān)測點(diǎn)作為有效監(jiān)測點(diǎn)；

第三步：采用現(xiàn)有拉拔試驗方法對有效監(jiān)測點(diǎn)用的該型號的錨桿錨索進(jìn)行拉拔試驗，記錄其實(shí)際的拉拔力，試驗至少取三根求其平均值G_j；式中下標(biāo)j為錨桿錨索的順序編號；

第四步：計算單根錨桿索支護(hù)效率系數(shù)η_j，即單根錨桿索最大工作阻力F_j與所在組的拉拔力取平均值F_k的比值；η_j的計算公式為：

η_j＝F_j/G_j

第五步：計算有效監(jiān)測點(diǎn)的錨桿索支護(hù)效率系數(shù)η，η的計算公式為：

式中：n為有效監(jiān)測點(diǎn)的個數(shù)，η是對所有有效監(jiān)測點(diǎn)的單根錨桿索支護(hù)效率系數(shù)取均值；

第六步：求取單根錨桿索支護(hù)效率系數(shù)在巷道錨網(wǎng)索系統(tǒng)支護(hù)效率系數(shù)中的離散性，即計算巷道錨網(wǎng)錨索系統(tǒng)支護(hù)效率系數(shù)方差S，公式為：

第七步：對巷道錨網(wǎng)索系統(tǒng)的支護(hù)效率及支護(hù)參數(shù)的合理性進(jìn)行評價，評價標(biāo)準(zhǔn)是：

當(dāng)巷道錨網(wǎng)索系統(tǒng)支護(hù)效率系數(shù)η＝0.7-0.8范圍內(nèi)、同時支護(hù)效率系數(shù)方差S小于等于0.01時，為合理的支護(hù)參數(shù)；

當(dāng)單根錨桿錨索支護(hù)效率系數(shù)η_j不在0.7-0.8范圍內(nèi)時，說明該錨桿錨索所處的巷道局部的支護(hù)強(qiáng)度不合理；其中：η大于0.8時為支護(hù)強(qiáng)度過小，應(yīng)加大支護(hù)密度或加大錨桿錨索型號；η小于0.7時為支護(hù)強(qiáng)度過大，應(yīng)減小支護(hù)密度或減小錨桿錨索型號。

本發(fā)明的有益效果是：通過將巷道變形和錨桿錨索的支護(hù)效率系數(shù)進(jìn)行協(xié)同評價，解決了錨網(wǎng)索支護(hù)巷道支護(hù)效果的評價方法和錨網(wǎng)索支護(hù)參數(shù)設(shè)計依據(jù)，為錨網(wǎng)索支護(hù)的巷道提供一種更為科學(xué)、可靠的評價方法，以實(shí)現(xiàn)巷道支護(hù)的真正節(jié)約、高效和可靠。

附圖說明

圖1是某煤礦一段代表性的錨網(wǎng)索支護(hù)巷道中代表性監(jiān)測點(diǎn)布置斷面圖；

圖2是圖1的代表性監(jiān)測點(diǎn)布置展開平面圖。

圖中，1-錨桿監(jiān)測點(diǎn)，2-錨索監(jiān)測點(diǎn)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。

一種巷道錨網(wǎng)索系統(tǒng)支護(hù)效果評價方法，包括如下步驟：

第一步：在施工完成的一段有代表性的巷道中，設(shè)錨桿監(jiān)測點(diǎn)1和錨索監(jiān)測點(diǎn)2，共12個有代表性的監(jiān)測點(diǎn)，如圖1圖2所示，依次編號1#-12#；其中，1#-2#為材質(zhì)型號Φ22×2200(Q335)的錨桿；3#-4#直徑Φ20×2400(Q335)的錨桿；5#-6#為材質(zhì)型號Φ17.8×4500的鋼絞線錨索；7#-8#直徑22mm×2200(Q500)的錨桿；9#-10#為材質(zhì)型號Φ20×2400(Q500)的錨桿；11#-12#為材質(zhì)型號Φ20×2200(Q335)的錨桿。

首先采用現(xiàn)有監(jiān)測方法對監(jiān)測點(diǎn)的十根錨桿和兩根錨索的初始工作阻力進(jìn)行監(jiān)測，記錄錨桿錨索的實(shí)際最大工作阻力F_j；

記錄錨桿錨索的實(shí)際最大工作阻力F_j；1#-10#錨桿錨索監(jiān)測過程中的實(shí)際最大工作阻力分別為：F₁＝148KN，F(xiàn)₂＝137KN，F(xiàn)₃＝126KN，F(xiàn)₄＝123KN，F(xiàn)₅＝192KN，F(xiàn)₆＝188KN，F(xiàn)₇＝138KN，F(xiàn)₈＝132KN，F(xiàn)₉＝192KN，F(xiàn)₁₀＝190KN，F(xiàn)₁₁＝120KN，F(xiàn)₁₂＝126KN。

第二步：再用現(xiàn)有觀測方法對監(jiān)測點(diǎn)所處斷面的收斂率進(jìn)行觀測，觀測到巷道變形量穩(wěn)定為止，將巷道斷面收斂率小于10％的監(jiān)測點(diǎn)作為有效監(jiān)測點(diǎn)；

通過監(jiān)測，其中11#和12#錨桿支護(hù)處巷道斷面收斂率大于10％，此處支護(hù)參數(shù)設(shè)計不合理，為無效監(jiān)測點(diǎn)，故有效監(jiān)測點(diǎn)數(shù)n＝10。

第三步：采用現(xiàn)有拉拔試驗方法對有效監(jiān)測點(diǎn)用的該型號的錨桿錨索進(jìn)行拉拔試驗，記錄其實(shí)際的拉拔力，試驗至少取三根求其平均值G_j；式中下標(biāo)j為錨桿錨索的順序編號；

通過拉拔試驗：直徑22mm Q335的錨桿(包括1#、2#)拉拔力G_1、2＝210KN；直徑20mm Q335的錨桿(包括3#、4#)拉拔力G_3、4＝175KN；直徑22mm Q500的錨桿(包括7#、8#)拉拔力G_7、8＝260KN；直徑20mm Q500的錨桿(包括9#、10#)拉拔力G_9、10＝230KN，Φ17.8鋼絞線錨索拉拔力G_5、6＝240KN。

第四步：計算單根錨桿索支護(hù)效率系數(shù)η_j，即單根錨桿索最大工作阻力F_j與所在組的拉拔力取平均值F_k的比值；η_j的計算公式為：

η_j＝F_j/G_j

經(jīng)計算，得出1#-10#錨桿錨索支護(hù)效率系數(shù)值分別為：η₁＝0.705，η₂＝0.65，η₃＝0.72，η₄＝0.703，η₅＝0.8，η₆＝0.78，η₇＝0.6，η₈＝0.574，η₉＝0.738，η₁₀＝0.73。

第五步：計算有效監(jiān)測點(diǎn)的錨桿索支護(hù)效率系數(shù)η，η的計算公式為：

式中n為有效監(jiān)測點(diǎn)的個數(shù)，η是對所有有效監(jiān)測點(diǎn)的單根錨桿索支護(hù)效率系數(shù)取均值；

第六步：求取單根錨桿索支護(hù)效率系數(shù)在巷道錨網(wǎng)索系統(tǒng)支護(hù)效率系數(shù)中的離散性，即計算巷道錨網(wǎng)錨索系統(tǒng)支護(hù)效率系數(shù)方差S，公式為：

經(jīng)計算，

第七步：對巷道錨網(wǎng)索系統(tǒng)的支護(hù)效率及支護(hù)參數(shù)的合理性進(jìn)行評價，評價標(biāo)準(zhǔn)是：

當(dāng)巷道錨網(wǎng)索系統(tǒng)支護(hù)效率系數(shù)η＝0.7-0.8范圍內(nèi)、同時支護(hù)效率系數(shù)方差S小于等于0.01時，為合理的支護(hù)參數(shù)；當(dāng)單根錨桿錨索支護(hù)效率系數(shù)η_j不在0.7-0.8范圍內(nèi)時，說明該錨桿錨索所處的巷道局部的支護(hù)強(qiáng)度不合理；其中：η大于0.8時為支護(hù)強(qiáng)度過小，應(yīng)加大支護(hù)密度或加大錨桿錨索型號；η小于0.7時為支護(hù)強(qiáng)度過大，應(yīng)減小支護(hù)密度或減小錨桿錨索型號；

經(jīng)計算分析，本發(fā)明實(shí)施例巷道錨網(wǎng)錨索系統(tǒng)支護(hù)效率系數(shù)η＝0.7，巷道錨網(wǎng)索系統(tǒng)支護(hù)效率系數(shù)方差S＝0.00476，說明支護(hù)強(qiáng)度基本位于合理范圍之內(nèi)。