河北工程大学洛锋获国家专利权
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龙图腾网获悉河北工程大学申请的专利一种基于巷道围岩峰前、峰后差异靶点选择的时效协同控制方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119616555B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-06-17发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510163328.3,技术领域涉及:E21D20/00;该发明授权一种基于巷道围岩峰前、峰后差异靶点选择的时效协同控制方法是由洛锋;高帅;吴东涛;王鹏;张顺;徐振铭;陈冬森;陈伟林设计研发完成,并于2025-02-14向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于巷道围岩峰前、峰后差异靶点选择的时效协同控制方法在说明书摘要公布了:本发明涉及工程岩体技术领域,具体公开了一种基于巷道围岩峰前、峰后差异靶点选择的时效协同控制方法,基于地应力条件与煤岩体力学参数,结合FDEM方法,模拟获得巷道开挖后围岩峰前弹性变形与峰后拉剪破裂孕育‑萌生‑扩展过程,超前预测围岩拉剪破裂网络发育特征,确定围岩塑性区范围内张拉、剪切控制靶点;通过“峰前预测”靶向强化与“峰后预测+观测”靶向控制两个阶段控制方法,实现围岩峰前、峰后差异靶点时效协同控制。该方法通过FDEM与钻孔成像,基于巷道拉剪破裂网络演化特征,细观尺度上识别区分围岩拉剪破裂网络中张拉控制靶点、剪切控制靶点及注浆靶点,特异性调整锚杆(索)结构和注浆参数,实现巷道全生命周期围岩靶向时效强化控制。
本发明授权一种基于巷道围岩峰前、峰后差异靶点选择的时效协同控制方法在权利要求书中公布了:1.一种基于巷道围岩峰前、峰后差异靶点选择的时效协同控制方法,其特征在于,涉及如下阶段和步骤: 峰前阶段: 1基于矿井地质资料与开采资料,确定预开掘巷道位置、掘进方向及周围的地应力分布状态,明确巷道附近煤岩体种类和力学参数; 2基于预开掘巷道附近开采状态、地应力参数与煤岩体力学参数,构建FDEM巷道开挖数值模型,通过数值计算获得巷道开挖后围岩拉剪破裂网络演化过程,结合矿井开采资料,预测围岩应力转移过程、变形破坏规律及拉剪破裂网络扩展范围和发育方向; 3根据FDEM模拟预测的拉剪破裂网络发育特征,充分结合巷道围岩拉剪破裂网络细观演化特征,基于围岩破裂类型、发育范围、扩展规律的细观区别,对锚杆锚索锚固范围进行锚固靶点分类;以锚杆锚索锚固范围内围岩张拉破裂广泛发育位置为张拉控制靶点,以锚杆锚索锚固范围内围岩剪切应变带相交区域为剪切控制靶点; 4基于锚杆锚索锚固范围内张拉-剪切控制靶点分布,结合锚杆锚索构件对松动破坏区内潜在破裂萌生和发展的超前抑制作用,调整初次支护方案中锚杆锚索的材料、结构和布置参数;针对锚固范围内张拉控制靶点分布区域,改变材料提高锚杆锚索体抗拉强度或提升安装预紧力;针对锚固范围内剪切控制靶点,增大对应位置锚杆锚索半径、安装抗剪装置或提高锚固力; 5采用改造后的特异性锚杆锚索对围岩展开初次支护,调整锚杆锚索布设长度与布设角度,使锚杆锚索长度大于该方向围岩的塑性区半径,同时锚杆锚索体与预测发育的拉剪破裂垂直,以实现初次支护过程中实现围岩峰前阶段的靶向强化; 峰后阶段: 6对开掘完成的巷道进行实时监测,通过GWL300型本安型位移传感器监测围岩变形量,针对服务期内巷道产生显著大变形或围岩破碎严重位置,通过ZLJ350巷道钻机配合ZKXG100矿用本安型钻孔窥视检测仪展开全断面钻孔成像; 7对照钻孔成像与对应区段巷道断面FDEM数值模拟结果,确定对应区段巷道断面围岩拉剪破裂网络发育状态,判断围岩拉剪破裂网络发育范围、张拉破裂发育深度及剪切应变带发育位置; 8基于观测与模拟对照结果,以步骤4中靶点判别标准,判断围岩张拉、剪切控制靶点位置,展开补强锚杆锚索的特异性改造,同时根据破裂网络发育范围调整锚杆锚索长度、布设方向、布设密度和布置位置,确定巷道大变形区域二次支护方案; 9根据钻孔成像与模拟对照结果,将围岩中注浆控制靶点分为浅部注浆控制靶点与深部注浆控制靶点;其中浅部注浆控制靶点主要由围岩张拉破裂或拉剪混合破裂发育位置为主,钻孔成像结果以靶点位置浅、破裂间隔距离短、围岩破碎程度高为主要特征,采用靶向一轮注浆,将破碎岩体粘结为整体构筑巷道浅部承压壳体,控制峰后破裂围岩的碎胀变形; 10深部注浆控制靶点主要以围岩剪切应变带滑移位置为主,钻孔成像结果中以靶点位置深、破裂间隔距离长、岩芯块体完整为主要特征,进行靶向二轮注浆,通过提高注浆压力与注浆范围构筑深部承压壳体,控制峰后破裂围岩的滑移变形; 11通过围岩局部特异性锚杆锚索补强与针对性注浆加固,对巷道大变形区域围岩展开靶向补强控制; 12通过FDEM数值模拟与钻孔成像观测方法,实现巷道拉剪破裂网络演化特征的峰前预测与峰后,结合细观尺度上对巷道围岩拉剪破裂网络靶点判别,针对性地改造锚杆锚索材料、结构、布设参数和特异性调整围岩注浆参数,实现巷道全生命周期围岩的靶向时效强化控制。
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