CN115758671A - 围岩巷道加强锚注支护全生命周期管理方法、***及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于巷道支护数据处理技术领域，公开了围岩巷道加强锚注支护全生命周期管理方法、***及应用。该方法包括：对锚注支护全过程中现场施工工艺参数进行筛选，获取能够满足工作面推进条件的现场施工工艺；采用锚注支护全生命周期与风险隐患预测平台对工作面推进过程中顶板变形和锚索受力变化进行监测分析；根据监测分析的数据，进行锚注支护全生命周期管理与风险隐患预测。本发明实现了巷道围岩锚注支护的全生命周期管理，能够对现场各类监测数据进行及时采集、整理和分析，提取对巷道支护效果评价有价值的信息并与现场工程实践结合，实时调整现场支护方案，达到技术上可行、安全上可靠、经济上合理的技术目的。
Description
技术领域
本发明属于巷道支护数据处理技术领域，尤其涉及围岩巷道加强锚注支护全生命周期管理方法、***及应用。
背景技术
近年来，随着煤炭资源开采的范围和广度不断增加，复杂地质条件和高地应力环境使得巷道围岩控制难度不断加大，传统的支护方法有两种，一是单体一梁三柱，即根配型梁下三根单体液压支柱支撑，二是超前液压支架支护。前支护形式以单体液压支柱配合铰接顶梁和超前液压支架等被动式支护为主。但单体液压支柱支护劳动强度大、安全性低，特别是对于厚煤层大采高工作面的适用性较差；以自移式超前液压支架为主的机械化作业线，极大提高了超前支护效率和安全性，在国内得到了推广与应用，但也存在反复支撑顶板而引起锚杆支护失效和顶板破碎的问题。随着科学技术的不断进步，煤巷支护方式逐渐从型钢支架支护、可缩性支架支护等被动支护形式向纯锚杆支护、锚网支护、锚杆锚索联合支护等主动支护形式发展，取得了大量的研究成果，并在工程实践中也积累了不少的宝贵经验。但对于支护体系的全生命周期管理方面还存在一定的空缺。
现有技术中，中国专利文献CN202991134U，公开日2013年06月12日，公开了一种巷道支护结构支护稳定性预估***，该***能根据支护时间长短以及实时的支护监测结果自动估算出本支护结构的大致有效支护期限，大幅度提高了巷道支护结构的支护稳定性；中国专利文献CN112343099A，公开日2021年02月09日公开了一种基坑支护监测***及方法，可以实时对基坑支护进行监测，以便提高基坑支护的有效预防。中国专利文献CN2019109180746，公开日2019年12月20日，公开了一种基于回采巷道全生命周期的支护方法，该方法通过对巷道掘进期间至工作面回采完成后的注浆支护工艺进行设计，有效解决了现有巷道支护方法效率低、操作复杂、劳动强度大的问题；中国专利文献CN2022100001988，公开日2022年04月08日，公开了一种液压支架全生命周期评价方法，该方法通过采用AHP方法，定义不同评价指标，建立评价模型，得到液压支架全生命周期综合评价结果，并最终实现液压支架全生命周期管理。
通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：
(1)现有技术中，中国专利文献CN202991134U公开了一种巷道支护结构支护稳定性预估***，但该***只是对巷道支护状态进行监测，并没有就支护状态提出相应的加固措施；
CN112343099A公开了一种基坑支护监测***及方法，但该方法只是对基坑支护进行实时监测，没有对支护施工工艺进行设计改善。中国专利文献CN2019109180746公开了一种基于回采巷道全生命周期的支护方法，但该方法只是对支护技术和工艺进行了设计，不能对工艺实施过程中每一步效果的优劣进行有效评价，在全生命周期管理方面有所欠缺，而且获得数据信息准确性也比较低。
(2)现有技术中国专利文献CN2022100001988公开了一种液压支架全生命周期评价方法，但该方法中，评价指标的选取具有一定的随机性，对评价结果具有一定的影响，同时，液压支架虽然是较好的支护方式，但其成本较高，实际应用较少，对现场实际的指导作用不强。
发明内容
为克服相关技术中存在的问题，本发明公开实施例提供了围岩巷道加强锚注支护全生命周期管理方法、***及应用。从设计体系、施工体系、监测评价体系等方面对锚注支护全生命周期管理进行相关的分析，对现场各类监测数据进行及时采集、整理和分析，提取对巷道支护效果评价有价值的信息并与现场工程实践结合，实时调整现场支护方案，达到技术上可行、安全上可靠、经济上合理的技术目的。
所述技术方案如下：一种围岩巷道加强锚注支护全生命周期管理方法包括以下步骤：
S1，对锚注支护全过程中现场施工工艺参数进行筛选，获取能够满足工作面推进条件的现场施工工艺；
S2，基于获取的施工工艺，采用锚注支护全生命周期与风险隐患预测平台对工作面推进过程中顶板变形和锚索受力变化进行监测分析；
S3，根据监测分析的数据，进行锚注支护全生命周期管理与风险隐患预测。
在一个实施例中，在步骤S1中，对锚注支护全过程中现场施工工艺参数进行筛选包括：根据实际工程情况对支护材料、支护参数和注浆参数进行确定。
在一个实施例中，所述支护材料确定包括以下步骤：
(1)进行现场取样，获取煤岩石试样，然后通过单轴/三轴压缩、单轴拉伸以及XRD室内试验对岩石物理力学参数与矿物成份进行分析；
(2)根据煤岩性质以及极近距离煤层间距现场实际初步确定相关支护材料，包括锚杆/索、注浆材料、注浆管以及止浆塞的形状结构；
(3)针对不同类型的注浆材料进行对比分析，确定最佳支护材料。
在一个实施例中，所述支护参数确定包括以下步骤：
1)依据工作面具体地质条件，建立有限元软件三维地质数值计算模型，相关岩石物理力学参数通过室内试验获得；同时给定数值计算模型边界条件，其中数值计算模型底部边界固定，顶部为自由边界并施加垂直载荷，垂直载荷大小根据数值计算模型上边界的实际埋深确定，其余面均施加水平位移约束；
2)基于工程实际出发，通过利用步骤1)中所述数值计算模型，针对锚杆/索间距、排距以及注浆顺序设置不同模拟方案进行对比分析，分析工作面推进过程中巷道围岩塑性区、应力及位移云图、锚索受力变化等，最终确定最佳支护参数。
在一个实施例中，所述注浆参数确定具体包括以下步骤：
(i)依据工作面具体地质条件，建立多物理场耦合数值计算模型；
(ii)针对注浆压力和时间分别设置不同方案进行模拟对比分析，通过分析浆液扩散半径大小与扩散速率，依此确定最佳注浆压力与时间；
(iii)结合工程实践，巷道底板距1.2m～1.5m处的煤层内，使用钻孔机在不同距离处检验煤粉量，分析不同距离钻孔相同钻进深度内煤粉量统计曲线，同时，结合工作面推进速度、注浆施工方便以及注浆料凝固时间因素，确定最佳注浆加固时机。
在一个实施例中，在步骤S1中，获取能够满足工作面推进条件的现场施工工艺包括：
(a)选取工作面超前段中的一段巷道为试验段，同时对其顶板厚度进行检测，确定是否满足锚注支护体系现场施工条件；
(b)检测锚索和注浆材料、相关施工必备的工具材料、施工环境的排水是否满足施工条件；
(c)通过定注浆锚索眼位、钻注浆锚索孔、安装注浆锚索和封孔操作进行依次进行现场注浆施工，施工过程中同时对施工工艺进行监理与监管。
在一个实施例中，在步骤S2中，锚注支护全生命周期与风险隐患预测平台对工作面推进过程中顶板变形和锚索受力变化进行监测分析包括：
利用煤矿覆岩运动仿真模拟***建立综采工作面三维地质数字模型，根据综采工作面矿压研究结果，在三维地质数字模型上，实现综采工作面现场推进与计算机模型同步推演，仿真模拟综采工作面采空区上覆岩层运动规律和综采工作面未采区域回采时上覆岩层移动规律；
利用锚注支护精细化数值模拟子平台对注浆量、注浆压力注浆数据进行实时监测分析，以图表、二维图形、报表多种形式展现数据变化情况；
利用矿用顶板动态监测***以及顶板动态信息预测***对顶板变形与锚索受力进行监测预报。
本发明的另一目的在于提供一种围岩巷道加强锚注支护全生命周期管理***，包括：
施工工艺参数筛选***，用于对锚注支护全过程中现场施工工艺参数进行筛选，
施工工艺获取***，用于对能够满足工作面推进条件的现场施工工艺进行实施以及施工过程中同时对施工工艺进行监理与监管；
锚注支护全生命周期与风险隐患预测平台，用于对工作面推进过程中顶板变形和锚索受力变化进行监测分析。
本发明的另一目的在于提供一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行围岩巷道加强锚注支护全生命周期管理方法。
本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行围岩巷道加强锚注支护全生命周期管理方法。
结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：
第一、针对上述现有技术存在的技术问题以及解决该问题的难度，紧密结合本发明的所要保护的技术方案以及研发过程中结果和数据等，详细、深刻地分析本发明技术方案如何解决的技术问题，解决问题之后带来的一些具备创造性的技术效果，具体描述如下：
(1)确定锚注支护全过程中所需的施工工艺参数，获取能够满足工作面推进的现场施工工艺。
(2)基于获取的施工工艺，采用锚注支护全生命周期与风险隐患预测平台对工作面推进过程中注浆压力、注浆数据及顶板变形和锚索受力变化进行监测分析；
(3)根据监测分析的数据，及时反馈现场施工情况，并根据工程实际做出调整，进行锚注支护全生命周期管理与风险隐患预测。
(4)本发明可实现锚注支护全过程的设计、监管和评价，即锚注支护全生命周期管理；本发明中锚注支护全生命周期管理与风险预测平台由团队自行研发，可对现场支护控制效果实现实时智能监测与评价。
第二、把技术方案看作一个整体或者从产品的角度，本发明所要保护的技术方案具备的技术效果和优点，具体描述如下：
(1)从设计体系，施工体系以及监测评价体系等整个锚注支护过程出发，把控支护过程每一步，本发明实现了巷道围岩锚注支护的全生命周期管理；
(2)本发明能够对现场各类监测数据进行及时采集、整理和分析，提取对巷道支护效果评价有价值的信息并与现场工程实践结合，实时调整现场支护方案，达到技术上可行、安全上可靠、经济上合理的技术目的。
第三、作为本发明的权利要求的创造性辅助证据，还体现在以下几个重要方面：
(1)本发明的技术方案转化后的预期收益和商业价值为：本发明在XX矿区转化实施，相较于采用普通单体支柱做超前支护时，采用本发明提供的新型锚注一体化超前支护可节省回柱工、超前支护工等人工成本27万元；按一个回采周期即8个月计算，节省单体支柱、铁鞋、垫冒等材料成本217.572万元，后续在9#煤层剩余7个工作面推广应用后预计可创造经济效益约1500余万元。
(2)本发明通过对现场各类监测数据进行及时采集、整理和分析，提取对巷道支护效果评价有价值的信息并与现场工程实践结合，实时调整现场支护方案，实现了巷道围岩锚注支护的全生命周期管理，达到了技术上可行、安全上可靠、经济上合理的技术目的，填补了本领域的技术空白。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理；
图1是本发明实施例提供的围岩巷道加强锚注支护全生命周期管理方法流程图；
图2是本发明实施例提供的围岩巷道加强锚注支护全生命周期管理方法原理图；
图3是本发明实施例提供的锚注支护材料选取流程图；
图4是本发明实施例提供的支护参数的确定流程图；
图5是本发明实施例提供的注浆参数确定方法流程图；
图6是本发明实施例提供的施工工艺流程图；
图7是本发明实施例提供的锚注支护全生命周期与风险隐患预测平台原理图；
图8是本发明实施例提供的围岩巷道加强锚注支护全生命周期管理***示意图；
图9是本发明实施例提供的巷道顶板变形值示意图；
图10是本发明实施例提供的顶板锚索受力值示意图；
图中：1、施工工艺参数筛选***；2、施工工艺获取***；3、锚注支护全生命周期与风险隐患预测平台。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
一、解释说明实施例：
如图1所示，本发明实施例提供一种围岩巷道加强锚注支护全生命周期管理方法包括以下步骤：
S101，对锚注支护全过程中现场施工工艺参数进行筛选，获取能够满足工作面推进条件的现场施工工艺；
S102，基于获取的施工工艺，采用锚注支护全生命周期与风险隐患预测平台对工作面推进过程中顶板变形和锚索受力变化进行监测分析；
S103，根据监测分析的数据，进行锚注支护全生命周期管理与风险隐患预测。
在一优选实施例中，在步骤S101中，对锚注支护全过程中现场施工工艺参数进行筛选包括：根据实际工程情况对支护材料、支护参数和注浆参数进行确定。
实施例1
如图2所示，本发明实施例提供的围岩巷道加强锚注支护全生命周期管理方法包括以下步骤：
步骤1、在设计体系方面，根据实际工程情况对支护材料、支护参数和注浆参数进行确定；
步骤2、在施工体系方面，通过施工工艺设计与现场施工监理，保证达到设计效果；
步骤3、在监测评价体系方面，对现场施工后的情况进行监理与评价，并对实施效果进行实时监测与评价。
实施例2
基于实施例1提供的围岩巷道加强锚注支护全生命周期管理方法，进一步优选地，所述步骤1包括支护材料、支护参数和注浆参数确定三个方面：
步骤1.1、支护材料确定：
煤矿上常用的支护材料有锚索、锚杆和注浆管等，此外还应配合加固材料以提高支护性能，主要有水泥添加剂、固安丰注浆材料和固安速AB速凝材料等，但目前对于上述支护材料的选取并没有一套合适的技术方案。本发明通过结合室内试验结果与现场实际，提出了一套完整、有效地支护材料选取方法，如图3所示。
具体包括：首先进行现场取样，获取煤岩石试样，然后通过单轴/三轴压缩、单轴拉伸以及XRD等室内试验对岩石物理力学参数与主要矿物成份进行分析，为后续分析提供参考。
进一步地，根据煤岩性质以及极近距离煤层间距等现场实际初步确定相关支护材料，如锚杆/索、注浆材料、注浆管以及止浆塞等的形状结构。最后针对不同类型的注浆材料进行对比分析，最终确定最佳支护材料。
示例性的，支护材料确定可进一步理解为：
1)依据工作面具体地质条件，建立有限元软件三维地质数值计算模型，相关岩石物理力学参数通过室内试验获得；同时给定数值计算模型边界条件，其中数值计算模型底部边界固定，顶部为自由边界并施加垂直载荷，垂直载荷大小根据数值计算模型上边界的实际埋深确定，其余面均施加水平位移约束；
2)基于工程实际出发，通过利用步骤1)中所述数值计算模型，针对锚杆/索间距、排距以及注浆顺序设置不同模拟方案进行对比分析，分析工作面推进过程中巷道围岩塑性区、应力及位移云图、锚索受力变化等，最终确定最佳支护参数。
步骤1.2、支护参数确定：
支护参数的确定应基于现场工程实际出发，针对锚杆/索间排距和注浆顺序等进行合理确定。本发明基于数值模拟软件，针对上述锚杆/索参数进行分析确定，如图4所示，具体包括：
首先依据工作面具体地质条件，建立数值计算模型，相关岩石物理力学参数通过上述室内试验获得。同时给定模型边界条件，模型底部边界固定，顶部为自由边界并施加垂直载荷，垂直载荷大小根据模型上边界的实际埋深确定，其余面均施加水平位移约束。最后基于工程实际出发，针对锚杆/索间距、排距以及注浆顺序等设置不同模拟方案进行对比分析，观察工作面推进过程中巷道围岩变形情况以及锚索受力的变化，最终确定最佳支护参数。
步骤1.3、注浆参数确定：
注浆参数的选取直接影响浆液在围岩内部渗透扩散效果的优劣，因此合理确定注浆施工技术中注浆压力、时间和时机等参数，具有十分重要的意义。在本发明所述的新型锚注超前支护体系中，主要针对注浆压力、注浆时间和时机三种注浆参数进行分析确定，如图5所示，针对注浆压力与注浆时间，本发明主要采用现场实际经验与数值模拟软件相结合的方法，具体包括：
(i)依据工作面具体地质条件，建立多物理场耦合数值计算模型；
(ii)针对注浆压力和时间分别设置不同方案进行模拟对比分析，通过分析浆液扩散半径大小与扩散速率，依此确定最佳注浆压力与时间；
(iii)结合工程实践，巷道底板距1.2m-1.5m处的煤层内，使用钻孔机在不同距离处检验煤粉量，分析不同距离钻孔相同钻进深度内煤粉量统计曲线，同时，结合工作面推进速度、注浆施工方便以及注浆料凝固时间因素，确定最佳注浆加固时机。
实施例3
基于实施例1提供的围岩巷道加强锚注支护全生命周期管理方法，步骤2具体包括：
施工工艺的设计应基于现场工程实际进行，具体步骤如图6所示，在进行现场施工时，首先应选取工作面超前段中的一段巷道为试验段，同时对其顶板厚度进行探查，确定是否满足锚注支护体系现场施工条件。其次还应做好施工准备工作，即检查锚索和注浆材料，避免因材料损坏导致的施工问题，同时检查相关施工必备的工具材料，检查施工环境的排水问题等，防止出现安全事故。最后通过定注浆锚索眼位、钻注浆锚索孔、安装注浆锚索和封孔等操作进行依次进行现场注浆施工，施工过程中同时对施工工艺进行监理与监管，确保施工效果。
实施例4
基于实施例1提供的围岩巷道加强锚注支护全生命周期管理方法，所述步骤3具体包括：
智能监测与评价主要分为两个方面，一是对现场施工的情况进行监理与评价，其次是对工作面推进过程中现场实施效果进行监测。监测方法主要是通过锚注支护全生命周期管理与风险隐患预测平台进行智能监测与评价，如图7所示，具体包括：
在智能监测与评价上，主要是采用煤矿覆岩运动仿真模拟***、锚注支护精细化数值模拟子平台、矿用顶板动态监测***以及顶板动态信息预测***对施工过程与工作面推进过程中顶板变形和锚索受力变化等进行监测分析，所使用的监测设备主要涉及顶板离层仪与锚索测力计。其中，煤矿覆岩运动仿真模拟***能够建立综采工作面三维地质数字模型，根据综采工作面矿压研究结果，在三维地质数字模型上，实现综采工作面现场推进与计算机模型同步推演，仿真模拟综采工作面采空区上覆岩层运动规律和综采工作面未采区域回采时上覆岩层移动规律。锚注支护精细化数值模拟子平台能够对注浆量、注浆压力等注浆数据进行实时监测分析，以图表、二维图形、报表等多种形式展现数据变化情况。矿用顶板动态监测***以及顶板动态信息预测***能够对顶板变形与锚索受力进行监测预报。有效实现了锚注支护全生命周期管理与风险隐患预测。
实施例5
如图8所示，本发明实施例提供一种围岩巷道加强锚注支护全生命周期管理***，包括：
施工工艺参数筛选***1，用于对锚注支护全过程中现场施工工艺参数进行筛选，
施工工艺获取***2，用于对能够满足工作面推进条件的现场施工工艺进行实施以及施工过程中同时对施工工艺进行监理与监管；
锚注支护全生命周期与风险隐患预测平台3，用于对工作面推进过程中顶板变形和锚索受力变化进行监测分析。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
上述装置/单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本发明方法实施例基于同一构思，其具体功能及带来的技术效果，具体可参见方法实施例部分，此处不再赘述。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。上述***中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
二、应用实施例：
本发明实施例还提供了一种计算机设备，该计算机设备包括：至少一个处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所述至少一个处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任意各个方法实施例中的步骤。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时可实现上述各个方法实施例中的步骤。
本发明实施例还提供了一种信息数据处理终端，所述信息数据处理终端用于实现于电子装置上执行时，提供用户输入接口以实施如上述各方法实施例中的步骤，所述信息数据处理终端不限于手机、电脑、交换机。
本发明实施例还提供了一种服务器，所述服务器用于实现于电子装置上执行时，提供用户输入接口以实施如上述各方法实施例中的步骤。
本发明实施例提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在电子设备上运行时，使得电子设备执行时可实现上述各个方法实施例中的步骤。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质至少可以包括：能够将计算机程序代码携带到拍照装置/终端设备的任何实体或装置、记录介质、计算机存储器、只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、随机存取存储器(RandomAccessMemory，RAM)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质。例如U盘、移动硬盘、磁碟或者光盘等。
三、实施例相关效果的证据：
通过采用本发明中所述的技术方法，针对东曲煤矿29204工作面回采巷道进行现场实施效果分析，并选取巷道长度570m-670m作为试验区域。具体监测结果如图9、图10所示，分别为巷道顶板变形值和顶板锚索受力值。可知，巷道长度为570m-600m时，巷道围岩变形与锚索受力均较为稳定，说明支护效果较好，但在600m-610m之间巷道变形突然过快，锚索受力突然增大，且超过了矿方设置的预警值，说明原有的支护方案不能有效控制巷道围岩变形。经现场分析表明，此区域巷道围岩较为破碎，属于围岩破碎区，因此需要调整支护方案。结合锚注支护全生命周期与风险隐患预测平台，对原有支护方案进行分析、预测，将锚索排距改为1000mm，采用依次每排注浆的方式。
对原有支护方案优化后，由图9、图10可以看出，巷道变形量迅速下降，锚索受力值也降低至预警值以下，并趋于平稳。随着工作面的继续推进，在630m-640m范围内，发现巷道顶板基本无下沉，工作面推采过后出现大于5m的悬顶，影响工作面安全生产。经现场分析表明，此区域巷道围岩属于高应力区，因此需要对支护方案适当调整。结合锚注支护全生命周期与风险隐患预测平台，对支护方案进行分析、预测，将注浆顺序改为依次间隔注浆的方式。
对支护方案优化后，由图9、图10可以看出，巷道变形量随略有上升，但最终趋于平稳，锚索受力值也展现了相同的趋势，且两者最终数值也满足了工作面安全生产的要求。
相较于原支护方案，总体现场实施表明，顶板最大下沉量相较于原支护方案减小73.48％，锚索应力最大值减小50.68％，支护效果改善明显，可见，采用本文所提出的锚注支护全生命周期与风险隐患预测平台，能够较为准确地对支护方案进行优化设计，从而达到良好的现场应用效果。
以上所述，仅为本发明较优的具体的实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种围岩巷道加强锚注支护全生命周期管理方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
S1，对锚注支护全过程中现场施工工艺参数进行筛选，获取能够满足工作面推进条件的现场施工工艺；
S2，基于获取的施工工艺，采用锚注支护全生命周期与风险隐患预测平台对工作面推进过程中顶板变形和锚索受力变化进行监测分析；
S3，根据监测分析的数据，进行锚注支护全生命周期管理与风险隐患预测。
2.根据权利要求1所述的围岩巷道加强锚注支护全生命周期管理方法，其特征在于，在步骤S1中，对锚注支护全过程中现场施工工艺参数进行筛选包括：根据实际工程情况对支护材料、支护参数和注浆参数进行确定。
3.根据权利要求2所述的围岩巷道加强锚注支护全生命周期管理方法，其特征在于，支护材料确定包括以下步骤：
(1)进行现场取样，获取煤岩石试样，然后通过单轴/三轴压缩、单轴拉伸以及XRD室内试验对岩石物理力学参数与矿物成份进行分析；
(2)根据煤岩性质以及极近距离煤层间距现场实际初步确定支护材料，包括锚杆/索、注浆材料、注浆管以及止浆塞的形状结构；
(3)针对不同类型的注浆材料进行对比分析，确定最佳支护材料。
4.根据权利要求2所述的围岩巷道加强锚注支护全生命周期管理方法，其特征在于，支护参数确定包括以下步骤：
Ⅰ依据工作面具体地质条件，建立有限元软件三维地质数值计算模型，相关岩石物理力学参数通过室内试验获得；同时给定数值计算模型边界条件，其中数值计算模型底部边界固定，顶部为自由边界并施加垂直载荷，垂直载荷大小根据数值计算模型上边界的实际埋深确定，其余面均施加水平位移约束；
Ⅱ基于工程实际出发，通过利用步骤Ⅰ中所述数值计算模型，针对锚杆/索间距、排距以及注浆顺序设置不同模拟方案进行对比分析，分析工作面推进过程中巷道围岩塑性区、应力及位移云图、锚索受力变化，最终确定最佳支护参数。
5.根据权利要求2所述的围岩巷道加强锚注支护全生命周期管理方法，其特征在于，注浆参数确定具体包括以下步骤：
(i)依据工作面具体地质条件，建立多物理场耦合数值计算模型；
(ii)针对注浆压力和时间分别设置不同方案进行模拟对比分析，通过分析浆液扩散半径大小与扩散速率，依此确定最佳注浆压力与时间；
(iii)结合工程实践，巷道底板距1.2m-1.5m处的煤层内，使用钻孔机在不同距离处检验煤粉量，分析不同距离钻孔相同钻进深度内煤粉量统计曲线，同时，结合工作面推进速度、注浆施工方便以及注浆料凝固时间因素，确定最佳注浆加固时机。
6.根据权利要求1所述的围岩巷道加强锚注支护全生命周期管理方法，其特征在于，在步骤S1中，获取能够满足工作面推进条件的现场施工工艺包括：
(a)选取工作面超前段中的一段巷道为试验段，同时对其顶板厚度进行检测，确定是否满足锚注支护体系现场施工条件；
(b)检测锚索和注浆材料、相关施工必备的工具材料、施工环境的排水是否满足施工条件；
(c)通过定注浆锚索眼位、钻注浆锚索孔、安装注浆锚索和封孔操作进行依次进行现场注浆施工，施工过程中同时对施工工艺进行监理与监管。
7.根据权利要求1所述的围岩巷道加强锚注支护全生命周期管理方法，其特征在于，在步骤S2中，锚注支护全生命周期与风险隐患预测平台对工作面推进过程中顶板变形和锚索受力变化进行监测分析包括：
利用煤矿覆岩运动仿真模拟***建立综采工作面三维地质数字模型，根据综采工作面矿压研究结果，在三维地质数字模型上，实现综采工作面现场推进与计算机模型同步推演，仿真模拟综采工作面采空区上覆岩层运动规律和综采工作面未采区域回采时上覆岩层移动规律；
利用锚注支护精细化数值模拟子平台对注浆量、注浆压力注浆数据进行实时监测分析，以图表、二维图形、报表多种形式展现数据变化情况；
利用矿用顶板动态监测***以及顶板动态信息预测***对顶板变形与锚索受力进行监测预报。
8.一种实现权利要求1-7任意一项所述围岩巷道加强锚注支护全生命周期管理方法的***，其特征在于，该***包括：
施工工艺参数筛选***(1)，用于对锚注支护全过程中现场施工工艺参数进行筛选，
施工工艺获取***(2)，用于对能够满足工作面推进条件的现场施工工艺进行实施以及施工过程中同时对施工工艺进行监理与监管；
锚注支护全生命周期与风险隐患预测平台(3)，用于对工作面推进过程中顶板变形和锚索受力变化进行监测分析。
9.一种计算机设备，其特征在于，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行权利要求1-7任意一项围岩巷道加强锚注支护全生命周期管理方法。
10.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行权利要求1-7任意一项围岩巷道加强锚注支护全生命周期管理方法。
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