本申请涉及煤矿安全,特别涉及一种煤矿锚杆腐蚀诱发强度劣化检测方法及系统。
背景技术:
1、锚固支护是应用最为广泛的巷道支护方式之一,锚杆腐蚀会降低锚固结构的承载能力,易诱发煤岩失稳、巷道变形等矿井安全事故,严重影响矿山企业的生命财产安全。
2、随着采深增加,深部矿井地质环境愈加复杂,高温、高应力、强腐蚀工作条件下锚杆腐蚀越加严重,锚杆越容易发生结构性失稳事故。当锚固剂出现破裂,底层中的腐蚀因子沿缝隙进入,使锚杆产生锈蚀破坏,因而,准确检测煤矿巷道支护锚杆腐蚀强度具有十分重要的工程意义。
技术实现思路
1、本申请的目的在于提供一种煤矿锚杆腐蚀诱发强度劣化检测方法及系统,以解决或缓解上述现有技术中存在的问题。
2、为了实现上述目的,本申请提供如下技术方案:
3、本申请提供一种煤矿锚杆腐蚀诱发强度劣化检测方法,包括:步骤s101、基于构建的蚀锈强度劣化模型,确定所述支护锚杆在非均匀锈蚀条件下随服役时间和温度变化的二维强度损失率;步骤s102、根据所述支护锚杆在非均匀锈蚀条件下随服役时间和温度变化的二维强度损失率,对所述支护锚杆腐蚀后的锚杆强度进行风险评估。
4、优选的,步骤s101包括:根据支护锚杆在服役状态下的电流密度,计算所述支护锚杆在非均匀锈蚀条件下的厚度腐蚀速率,以确定所述支护锚杆随时间变化的锈蚀率;根据所述支护锚杆随时间变化的锈蚀率,确定所述支护锚杆在服役时间内的一维强度损失率;基于预设的锈蚀速率模型,确定所述支护锚杆在服役时间内随温度变化的锈蚀速率;根据所述支护锚杆在服役时间内随温度变化的锈蚀速率和所述支护锚杆在服役时间内的一维强度损失率,构建所述蚀锈强度劣化模型,以确定所述支护锚杆在非均匀锈蚀条件下随服役时间和温度变化的二维强度损失率。
5、优选的,在步骤s101中,按照公式:
6、
7、确定所述支护锚杆的厚度腐蚀速率v;
8、其中,icorr为所述支护锚杆在服役状态下的电流密度;m为铁的摩尔质量;ρ为所述支护锚杆的材料密度;n为电子数量。
9、优选的,在步骤s101中,按照公式:
10、
11、确定所述支护锚杆在服役时间t内的一维强度损失率g(t)|v;
12、其中,i0(k)为第一类修正零阶贝塞尔函数;v为所述支护锚杆的厚度腐蚀速率;r为所述支护锚杆的初始半径;l为所述支护锚杆的长度;k为与所述支护锚杆的非均匀锈蚀条件有关的集中系数;μ为分布峰值,μ=π。
13、优选的,在步骤s101中,按照公式
14、
15、确定所述支护锚杆在服役时间t内的锈蚀速率v,t;
16、其中,v,298k为所述支护锚杆在温度为298k时的锈蚀速率;ea为锚杆锈蚀活化能;c为气体常数;t为巷道绝对温度。
17、在步骤s101中,按照公式:
18、
19、其中,g(t,t)为所述支护锚杆在非均匀锈蚀条件下随服役时间和温度变化的强度损失率;i0(k)为第一类修正零阶贝塞尔函数;k为与所述支护锚杆的非均匀锈蚀条件有关的集中系数;v,298k为所述支护锚杆在温度为298k时的锈蚀速率;r为所述支护锚杆的初始半径;l为所述支护锚杆的长度;μ为分布峰值,μ=π;t为巷道绝对温度;t为所述支护锚杆的服役时间。
20、优选的,在步骤s102中,所述对所述支护锚杆腐蚀后的锚杆强度进行风险评估,具体为:基于预设的锚杆失效阈值,根据所述支护锚杆在非均匀锈蚀条件下随服役时间和温度变化的二维强度损失率,确定所述支护锚杆的失效风险。
21、本申请实施例还提供一种煤矿锚杆腐蚀诱发强度劣化检测系统,包括:强度损失计算单元,配置为基于构建的蚀锈强度劣化模型,确定支护锚杆在非均匀锈蚀条件下随服役时间和温度变化的二维强度损失率;风险评估单元,配置为根据所述支护锚杆在非均匀锈蚀条件下随服役时间和温度变化的二维强度损失率,对所述支护锚杆腐蚀后的锚杆强度进行风险评估。
22、有益效果:
23、本申请实施例提供的煤矿锚杆腐蚀诱发强度劣化检测方法,首先,基于构建的锚杆的蚀锈强度劣化模型,确定支护锚杆在非均匀锈蚀条件下的二维强度损失率;然后,根据支护锚杆在非均匀锈蚀条件下的二维强度损失率,对支护锚杆腐蚀后的锚杆强度进行风险评估,判别锚杆强度是否满足标准,予以预警,使深井锚杆支护强度检测更加科学、合理,更加有效检测巷道支护锚杆腐蚀诱发强度劣化程度,并及时预警和维护巷道安全,避免了锚杆过早失效导致巷道安全问题现象的频发,解决了矿井盲目支护带来的资源浪费等弊端,为煤矿安全生产提供了重要前提。
1.一种煤矿锚杆腐蚀诱发强度劣化检测方法,其特征在于,包括:
2.根据权利要求1所述的煤矿锚杆腐蚀诱发强度劣化检测方法,其特征在于,步骤s101包括:
3.根据权利要求1所述的煤矿锚杆腐蚀诱发强度劣化检测方法,其特征在于,在步骤s101中,按照公式:
4.根据权利要求2所述的煤矿锚杆腐蚀诱发强度劣化检测方法,其特征在于,在步骤s101中,按照公式:
5.根据权利要求1所述的煤矿锚杆腐蚀诱发强度劣化检测方法,其特征在于,在步骤s101中,按照公式:
6.根据权利要求1所述的煤矿锚杆腐蚀诱发强度劣化检测方法,其特征在于,在步骤s101中,按照公式:
7.据权利要求1所述的煤矿锚杆腐蚀诱发强度劣化检测方法,其特征在于,在步骤s102中,所述对所述支护锚杆腐蚀后的锚杆强度进行风险评估,具体为:
8.一种煤矿锚杆腐蚀诱发强度劣化检测系统,其特征在于,包括: