1.一种剩余冲能的确定方法,其特征在于,所述确定方法包括:
根据巷道的围岩的软化区内的煤岩的损伤变量与破碎区内的煤岩的损伤变量、巷道空间的当量半径、破碎区半径及软化区半径,确定所述围岩的阻力区的总耗能量,其中,所述阻力区包括破碎区与软化区;
根据最危险微震震级、最危险微震震源到所述巷道的破坏点的距离、所述软化区半径、所述巷道空间的当量半径及所述阻力区内的煤岩的平均密度,确定所述阻力区冲击产生的动能;
确定所述巷道在第一等效地应力下的稳定状态,其中,所述第一等效地应力为回采影响区巷道受到的等效地应力;以及根据所述巷道在所述第一等效地应力下的稳定状态、所述阻力区冲击产生的动能、所述阻力区的总耗能量及所述巷道内的锚固支护的耗能量,确定待选型液压支架所需吸收的剩余冲能,所述确定所述巷道在第一等效地应力下的稳定状态包括:
根据所述巷道的系统方程、所述巷道的围岩的位移与破碎区半径之间的函数关系、第一等效地应力及所述第一等效地应力下的破碎区对软化区的边界应力同巷道空间所需的支护强度与破碎区半径两者之间的函数关系,确定所述第一等效地应力下的围岩‑支架互馈平衡曲线;以及通过以下方式确定所述巷道在所述第一等效地应力下的稳定状态:
在所述第一等效地应力下的围岩‑支架互馈平衡曲线不存在极值点的情况下,确定所述巷道在所述第一等效地应力下不存在失稳状态;或者在所述第一等效地应力下的围岩‑支架互馈平衡曲线存在极值点的情况下,确定所述巷道在所述第一等效地应力下存在失稳状态。
2.根据权利要求1所述的确定方法,其特征在于,在所述巷道在所述第一等效地应力下不存在失稳状态的情况下,所述确定所述剩余冲能包括:将所述阻力区冲击产生的动能减去所述阻力区的总耗能量与所述锚固支护的耗能量两者之和,以得到所述剩余冲能。
3.根据权利要求1所述的确定方法,其特征在于,在所述巷道在所述第一等效地应力下存在失稳状态的情况下,所述确定所述剩余冲能包括:根据所述第一等效地应力、所述围岩‑支架互馈平衡曲线的极值点的纵坐标及所述围岩的弹性区的能量释放率,确定所述弹性区的释放能量;以及将所述弹性区的释放能量与所述阻力区冲击产生的动能之和减去所述阻力区的总耗能量与所述锚固支护的耗能量两者之和,以得到所述剩余冲能。
4.根据权利要求1所述的确定方法,其特征在于,所述确定所述第一等效地应力下的围岩‑支架互馈平衡曲线包括:根据所述巷道的系统方程,确定所述第一等效地应力与所述边界应力之间的函数关系;以及根据所述第一等效地应力与所述边界应力之间的函数关系、所述边界应力同所述支护强度与破碎区半径两者之间的函数关系及所述巷道的围岩的位移与破碎区半径之间的函数关系,确定所述围岩‑支架互馈平衡曲线。
5.根据权利要求1所述的确定方法,其特征在于,所述确定所述阻力区冲击产生的动能包括:根据最危险微震震级、最危险微震震源到所述巷道的破坏点的距离、所述软化区半径及所述巷道空间的当量半径,确定冲击地压发生时所述阻力区内的煤岩的冲击运动速度;
根据所述软化区半径、所述巷道空间的当量半径及所述阻力区内的煤岩的平均密度,确定所述阻力区内的煤岩的质量;以及根据所述冲击运动速度及所述阻力区内的煤岩的质量,确定所述阻力区冲击产生的动能。
6.根据权利要求1所述的确定方法,其特征在于,所述确定方法还包括:根据所述巷道的系统方程、所述第一等效地应力、扰动响应失稳判据、所述围岩的弹性区内的煤岩的损伤变量、所述软化区内的煤岩的损伤变量及所述破碎区内的煤岩的损伤变量,确定所述破碎区半径与所述软化区半径。
7.一种液压支架的选型方法,其特征在于,所述选型方法包括:
根据权利要求1‑6中任一项所述的剩余冲能的确定方法,确定待选型的液压支架所需吸收的剩余冲能;以及根据所述液压支架所需吸收的剩余冲能,确定与巷道相匹配的所述液压支架。
8.根据权利要求7所述的选型方法,其特征在于,所述确定与巷道相匹配的所述液压支架包括:根据所述液压支架所需吸收的剩余冲能,确定所述液压支架的吸能器所需的吸能让位冲程与所述液压支架中的单个支架所需吸收的能量;以及根据所述吸能器所需的吸能让位冲程与所述单个支架所需吸收的能量,选择所述液压支架的型号。
9.根据权利要求8所述的选型方法,其特征在于,所述选型方法还包括:根据所选择的液压支架的型号及所述巷道的高度,确定立柱中的活柱伸出量;
根据所述立柱中的活柱伸出量,确定所选择的液压支架的刚度;以及
根据所选择的液压支架的初撑力、工作阻力与所述刚度及第二等效地应力下的围岩‑支架互馈平衡曲线的支护平衡点,确定初支时机,其中,所述第二等效地应力为非回采影响区巷道受到的等效地应力。
10.根据权利要求9所述的选型方法,其特征在于,在根据权利要求1所述的剩余冲能的确定方法确定待选型的液压支架所需吸收的剩余冲能的情况下,所述选型方法还包括:确定所述第一等效地应力下的围岩‑支架互馈平衡曲线的支护平衡点与所述第二等效地应力下的围岩‑支架互馈平衡曲线的支护平衡点,相应地,所述确定所述第一等效地应力下的围岩‑支架互馈平衡曲线的支护平衡点包括:在所述第一等效地应力下的围岩‑支架互馈平衡曲线不存在极值点的情况下,采用围岩离层控制条件确定所述第一等效地应力下的围岩‑支架互馈平衡曲线的支护平衡点;或者在所述第一等效地应力下的围岩‑支架互馈平衡曲线存在极值点的情况下,确定所述第一等效地应力下的围岩‑支架互馈平衡曲线的极值点为所述第一等效地应力下的围岩‑支架互馈平衡曲线的支护平衡点,所述确定所述第二等效地应力下的围岩‑支架互馈平衡曲线的支护平衡点包括:根据所述第一等效地应力下的围岩‑支架互馈平衡曲线的支护平衡点的纵坐标及所述第二等效地应力下的围岩‑支架互馈平衡曲线,确定所述第二等效地应力下的围岩‑支架互馈平衡曲线的支护平衡点,其中,所述第一等效地应力下的围岩‑支架互馈平衡曲线的支护平衡点的纵坐标与所述第二等效地应力下的围岩‑支架互馈平衡曲线的支护平衡点的纵坐标相等。
11.一种剩余冲能的确定系统,其特征在于,所述确定系统包括:
耗能量确定装置,用于根据巷道的围岩的软化区内的煤岩的损伤变量与破碎区内的煤岩的损伤变量、巷道空间的当量半径、破碎区半径及软化区半径,确定所述围岩的阻力区的总耗能量,其中,所述阻力区包括破碎区与软化区;
动能确定装置,用于根据最危险微震震级、最危险微震震源到所述巷道的破坏点的距离、所述软化区半径、所述巷道空间的当量半径及所述阻力区内的煤岩的平均密度,确定所述阻力区冲击产生的动能;以及状态确定装置,用于确定所述巷道在第一等效地应力下的稳定状态,其中,所述第一等效地应力为回采影响区巷道受到的等效地应力;以及剩余冲能确定装置,用于根据所述巷道在所述第一等效地应力下的稳定状态、所述阻力区冲击产生的动能、所述阻力区的总耗能量及所述巷道内的锚固支护的耗能量,确定待选型液压支架所需吸收的剩余冲能,所述确定所述巷道在第一等效地应力下的稳定状态包括:
根据所述巷道的系统方程、所述巷道的围岩的位移与破碎区半径之间的函数关系、第一等效地应力及所述第一等效地应力下的破碎区对软化区的边界应力同巷道空间所需的支护强度与破碎区半径两者之间的函数关系,确定所述第一等效地应力下的围岩‑支架互馈平衡曲线;以及通过以下方式确定所述巷道在所述第一等效地应力下的稳定状态:
在所述第一等效地应力下的围岩‑支架互馈平衡曲线不存在极值点的情况下,确定所述巷道在所述第一等效地应力下不存在失稳状态;或者在所述第一等效地应力下的围岩‑支架互馈平衡曲线存在极值点的情况下,确定所述巷道在所述第一等效地应力下存在失稳状态。
12.一种液压支架的选型系统,其特征在于,所述选型系统包括:
根据权利要求11所述的剩余冲能的确定系统,用于确定待选型的液压支架所需吸收的剩余冲能;以及支架确定装置,用于根据所述液压支架所需吸收的剩余冲能,确定与巷道相匹配的所述液压支架。