一种卸压钻孔间排距的设计方法与流程

技术特征：

1.一种卸压钻孔间排距的设计方法，其特征在于，该方法分为三个步骤：

a.评估卸压地点的应力环境，计算工作面(巷道)围岩支承压力峰值σ_p及其位置L_p；

b.选取L_p处的围岩作为分析对象，采用修正后的围岩弹塑性解析解计算卸压钻孔塑性区扩展半径r_p，计算时钻孔围岩应力边界取值为工作面(巷道)围岩支承压力峰值σ_p，以r_p作为评价钻孔单孔作用范围的指标，确定卸压钻孔的最大间排距为R≤2r_p；

c.采用围岩弹塑性解析解计算钻孔切向应力σ_θ的演化曲线，取相邻两钻孔切向应力曲线相交点的应力为σ_m，以试验地点原岩应力p为评价指标，确定钻孔最小间排距R的条件为σ_m≥p。

2.如权利要求1所述的一种卸压钻孔间排距的设计方法，其特征在于，步骤a所述的工作面和巷道围岩支承压力峰值σ_p和峰值位置L_p的计算方法如下式所示：

①工作面

式中，m为工作面采高，m；A为侧压系数；为煤体内摩擦角，(°)；c为煤体内聚力，MPa；k为应力集中系数；γ为上覆岩层平均体积力，MN/m³；h为工作面埋深，m；P_x为工作面煤帮支护阻力，MPa。

②巷道

其中：

$M_2={\[\frac{{\mathrm{KB}}_0}{M_1(\mathrm{\α}-1)+{\mathrm{KB}}_0}\]}^{\frac{1}{\mathrm{\α}+1}}$

式中：为煤岩体内摩擦角，(°)；c为煤岩体内聚力，MPa；r为巷道围岩任意点的半径，m；r_p为塑性区半径，m；p为原岩应力，MPa；α为煤岩体塑性扩容系数；K为煤岩体峰后应变软化曲线斜率；r₀为巷道半径，m；为煤岩体残余内摩擦角，(°)；c^*为煤岩体残余内聚力，MPa；P₀为巷道支护反力，MPa；G为岩体剪切弹性模量，GPa。

3.如权利要求2所述的一种卸压钻孔间排距的设计方法，其特征在于，步骤b所述的采用修正后的围岩弹塑性解析解计算卸压钻孔塑性区扩展半径r_p时，采用巷道塑性区扩展半径r_p的表达式计算，计算时钻孔围岩应力边界取值为工作面(巷道)围岩支承压力峰值σ_p，将计算得出的单孔塑性区扩展半径r_p作为评价钻孔单孔作用范围的指标，由此确定设计卸压钻孔的最大间排距为R≤2r_p，此时邻近卸压钻孔切向应力分布曲线将以单峰形式存在。

4.如权利要求3所述的一种卸压钻孔间排距的设计方法，其特征在于，步骤c所述的采用围岩弹塑性解析解计算钻孔切向应力σ_θ的演化曲线时，采用巷道围岩切向应力σ_p的表达式计算，以巷道围岩任意点的半径r为自变量，绘制卸压钻孔切向应力σ_θ的演化曲线；同时，在钻孔间排距R≤2r_p条件的限制下，邻近钻孔切向应力分布曲线以单峰形式存在，且随着钻孔间排距的进一步减小，邻近钻孔切向应力曲线相交点的应力σ_m将逐渐减小，此时，以试验地点原岩应力p为评价指标，确定卸压钻孔最小间排距R的条件为σ_m≥p。