【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于煤矿注浆加固，具体涉及一种巷道浅孔注浆钻孔深度的确定方法及基于其的系统。
技术介绍
1、注浆加固技术是煤矿常用的一种巷道围岩控制技术，常用于巷道破碎围岩稳定性控制。注浆钻孔深度的确定对注浆加固质量有着重要意义，目前在设计巷道浅孔注浆钻孔深度时，常采用工程类比法或经验法，由于不同煤矿井下巷道地质条件不同，不同巷道围岩塑性区破坏深度不同，采用工程类比法或经验法设计的注浆钻孔深度缺乏科学依据，不能满足不同巷道浅孔注浆应用场景，影响注浆加固质量，因而需要一种科学的巷道浅孔注浆加固钻孔深度确定方法，以指导设计注浆钻孔深度。
2、巷道围岩塑性区表征了围岩裂隙发育、离层等现象，塑性区的形成和扩展是导致巷道变形破坏的根本原因，注浆加固的主要治理对象为巷道周围破碎岩体，即巷道围岩塑性区，设计注浆方案时要求钻孔深度不小于巷道围岩塑性区破坏深度，因此确定巷道围岩塑性区的破坏深度对注浆钻孔深度设计有着重要意义。
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种巷道浅孔注浆钻孔深度的确定方法及基于其的系统，解决采用工程类比法或经验法设计的注浆钻孔深度缺乏科学依据，不能满足不同巷道浅孔注浆应用场景、影响注浆加固质量的问题。
2、为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
3、本专利技术的第一个方面，提供了一种巷道浅孔注浆钻孔深度的确定方法，将巷道围岩的基本信息代入巷道围岩塑性区边界隐形方程，绘图计算得到塑性区最大破坏深度p
4、优选地，所述基本信息包括巷道埋深、形状、巷道顶底板岩层岩石力学参数、岩体内摩擦角、巷道围岩所受水平应力大小、巷道围岩所受垂直应力大小、岩体内聚力和巷道半径。
5、优选地，当巷道形状为非圆形时，以非圆形的外接圆进行计算。
6、优选地，巷道围岩塑性区边界隐形方程如下：
7、
8、其中，λ为侧压系数，x为巷道塑性区边界上一点的横坐标，y为巷道塑性区边界上一点的纵坐标，a为巷道半径，为岩体内摩擦角，c为岩体内聚力，h为巷道埋深，γ为上覆岩层自重。
9、进一步优选地，使用maple软件进行绘图，计算得到塑性区最大破坏深度p1。
10、进一步优选地，使用maple软件对得到的巷道围岩塑性区边界隐形方程进行成像，根据得到的巷道围岩塑性区分布图，分析得到塑性区最大破坏深度p1。
11、优选地，采用flac3d软件进行数值模拟计算。
12、进一步优选地，数值模拟计算的步骤为：采用flac3d软件模拟巷道开挖过程，结合实际地质条件建立模型，并将巷道围岩的基本信息及岩石力学参数作为模型输入条件，对模型进行计算，待模型初始应力平衡后对巷道进行开挖，待模型计算平衡后查看巷道围岩塑性区分布，确定该方法下巷道围岩塑性区最大破坏深度p2。
13、优选地，对巷道围岩钻孔内部裂隙分布情况进行分析，得到钻孔内部裂隙发育柱状图；根据柱状图确定钻孔内部裂隙最大发育深度，确定现场实测方法下巷道围岩塑性区最大破坏深度p3。
14、本专利技术的第二个方面，提供了一种煤矿井下巷道浅孔注浆钻孔深度确定系统，包括：
15、理论分析模块，用于将巷道围岩的基本信息代入巷道围岩塑性区边界隐形方程，绘图获取巷道围岩塑性区最大破坏深度p1；
16、数值模拟模块，用于根据巷道围岩的基本信息对巷道开挖过程进行数值模拟计算，根据数值模拟计算结果获取巷道围岩塑性区最大破坏深度p2；
17、现场试验模块，用于对巷道围岩不同钻孔内部裂隙分布情况进行分析，确定钻孔内部裂隙最大发育深度，根据钻孔窥视分析结果获取巷道围岩塑性区最大破坏深度p3；
18、比较模块，用于获取p1、p2和p3中的最大值；
19、深度确定模块，用于根据p1、p2和p3中的最大值确定注浆钻孔孔深。
20、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
21、本专利技术提供的一种巷道浅孔注浆钻孔深度的确定方法，采用理论计算、数值模拟和现场试验三种方法相结合的手段确定巷道围岩塑性区破坏深度，明确了浅孔注浆钻孔深度设计的核心思想——注浆钻孔孔深不小于巷道围岩塑性区最大破坏深度p，该方法可使设计的巷道钻孔深度不小于巷道围岩塑性区最大破坏深度，实现对巷道破碎围岩的有效注浆处理，保证巷道注浆加固质量，提高巷道围岩稳定性，能够用于指导设计注浆钻孔深度，对保证注浆加固质量有着重要意义，可避免采用工程类比法和经验法确定的注浆钻孔深度没有科学依据、存在盲目性、不同注浆应用场景适应性差的缺点。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种巷道浅孔注浆钻孔深度的确定方法，其特征在于，将巷道围岩的基本信息代入巷道围岩塑性区边界隐形方程，绘图计算得到塑性区最大破坏深度P1；根据巷道围岩的基本信息对巷道开挖过程进行数值模拟计算，根据数值模拟计算结果确定巷道围岩塑性区最大破坏深度P2；根据巷道围岩不同钻孔内部裂隙分布情况确定钻孔内部裂隙最大发育深度，根据钻孔窥视分析结果确定巷道围岩塑性区最大破坏深度P3；注浆钻孔孔深≥P1、P2和P3中的最大值。
2.根据权利要求1所述的一种巷道浅孔注浆钻孔深度的确定方法，其特征在于，所述基本信息包括巷道埋深、形状、巷道顶底板岩层岩石力学参数、岩体内摩擦角、巷道围岩所受水平应力大小、巷道围岩所受垂直应力大小、岩体内聚力和巷道半径。
3.根据权利要求1所述的一种巷道浅孔注浆钻孔深度的确定方法，其特征在于，当巷道形状为非圆形时，以非圆形的外接圆进行计算。
4.根据权利要求1～3任意一项所述的一种巷道浅孔注浆钻孔深度的确定方法，其特征在于，巷道围岩塑性区边界隐形方程如下：
5.根据权利要求4所述的一种巷道浅孔注浆钻孔深度的确定方法，其特征在
6.根据权利要求5所述的一种巷道浅孔注浆钻孔深度的确定方法，其特征在于，使用Maple软件对得到的巷道围岩塑性区边界隐形方程进行成像，根据得到的巷道围岩塑性区分布图，分析得到塑性区最大破坏深度P1。
7.根据权利要求1～3任意一项所述的一种巷道浅孔注浆钻孔深度的确定方法，其特征在于，采用FLAC3D软件进行数值模拟计算。
8.根据权利要求7任意一项所述的一种巷道浅孔注浆钻孔深度的确定方法，其特征在于，数值模拟计算的步骤为：采用FLAC3D软件模拟巷道开挖过程，结合实际地质条件建立模型，并将巷道围岩的基本信息及岩石力学参数作为模型输入条件，对模型进行计算，待模型初始应力平衡后对巷道进行开挖，待模型计算平衡后查看巷道围岩塑性区分布，确定该方法下巷道围岩塑性区最大破坏深度P2。
9.根据权利要求1～3任意一项所述的一种巷道浅孔注浆钻孔深度的确定方法，其特征在于，对巷道围岩钻孔内部裂隙分布情况进行分析，得到钻孔内部裂隙发育柱状图；根据柱状图确定钻孔内部裂隙最大发育深度，确定现场实测方法下巷道围岩塑性区最大破坏深度P3。
10.一种煤矿井下巷道浅孔注浆钻孔深度确定系统，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种巷道浅孔注浆钻孔深度的确定方法，其特征在于，将巷道围岩的基本信息代入巷道围岩塑性区边界隐形方程，绘图计算得到塑性区最大破坏深度p1；根据巷道围岩的基本信息对巷道开挖过程进行数值模拟计算，根据数值模拟计算结果确定巷道围岩塑性区最大破坏深度p2；根据巷道围岩不同钻孔内部裂隙分布情况确定钻孔内部裂隙最大发育深度，根据钻孔窥视分析结果确定巷道围岩塑性区最大破坏深度p3；注浆钻孔孔深≥p1、p2和p3中的最大值。
2.根据权利要求1所述的一种巷道浅孔注浆钻孔深度的确定方法，其特征在于，所述基本信息包括巷道埋深、形状、巷道顶底板岩层岩石力学参数、岩体内摩擦角、巷道围岩所受水平应力大小、巷道围岩所受垂直应力大小、岩体内聚力和巷道半径。
3.根据权利要求1所述的一种巷道浅孔注浆钻孔深度的确定方法，其特征在于，当巷道形状为非圆形时，以非圆形的外接圆进行计算。
4.根据权利要求1～3任意一项所述的一种巷道浅孔注浆钻孔深度的确定方法，其特征在于，巷道围岩塑性区边界隐形方程如下：
5.根据权利要求4所述的一种巷道浅孔注浆钻孔深度的确定方法，其特征在于，使用maple软件进行绘图，计算得到塑性区最大破坏深度p1...
【专利技术属性】
技术研发人员：贺增吉，马国伟，费玉祥，郑哲，刘美乐，屈婷婷，
申请(专利权)人：渭南陕煤启辰科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。