申请/专利权人：西安科技大学;陕西建新煤化有限责任公司

申请日：2023-10-19

公开（公告）日：2024-04-16

公开（公告）号：CN117588261B

主分类号：E21F17/18

分类号：E21F17/18;E21D20/00;E21F17/00;G06F30/20;G06F119/14

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.16#授权;2024.03.12#实质审查的生效;2024.02.23#公开

摘要：本发明公开了一种煤矿巷道掘锚一体化工作面感知地应力集度方法，包括步骤：一、构建测量围岩地质力学信息装置；二、构建地应力集度感知模型；三、通过测量围岩地质力学信息装置上的钻杆钻头破碎煤岩；四、利用测量围岩地质力学信息装置采集围岩地质力学信息，送入地应力集度感知模型感知地应力集度。本发明以机载锚杆钻机作为实时原位测量围岩地应力集度的载体，加载传感组件，能够获取围岩地质力学信息，实现掘进工作面围岩地应力集度的实时、动态、原位测量，通过地应力集度感知模型感知地应力集度，可及时获取当前岩体状况，给及时动态支护巷道提供信息，节省大量人力物力，保证生产安全、高效进行。

主权项：1.一种煤矿巷道掘锚一体化工作面感知地应力集度方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、构建测量围岩地质力学信息装置，所述测量围岩地质力学信息装置包括机载锚杆钻机支架（2），机载锚杆钻机支架（2）内设置有供钻箱（18）移动的导轨（22），钻箱（18）内设置有液压马达和控制器（20），液压马达的输出轴通过联轴器（13）与钻杆（7）连接，钻杆（7）前端安装有钻头（6），钻杆（7）和联轴器（13）之间设置有扭矩传感器（8），扭矩传感器（8）的扭矩传感器底座（9）通过L型角铁（10）与钻箱（18）顶部连接，L型角铁（10）上设置有转速传感器（11），联轴器（13）外侧设置有与转速传感器（11）配合的磁钢（21）；机载锚杆钻机支架（2）前端安装有推力传感器（4），机载锚杆钻机支架（2）前端内表面上设置有用于安装推进速度传感器组件的凹型支架（3），所述推进速度传感器组件包括安装在凹型支架（3）内的速度传感器（5）和伸入凹型支架（3）内且与速度传感器（5）连接的测杆（12），测杆（12）与导轨（22）呈平行设置，测杆（12）上设置有感应磁环（14），感应磁环（14）通过非导磁垫片（15）与磁环支架（16）连接，磁环支架（16）通过销钉（17）与卡箍（19）连接，卡箍（19）固定在钻箱（18）外侧；推力传感器（4）、速度传感器（5）、扭矩传感器（8）和转速传感器（11）的信号输出端均与控制器（20）的信号输入端连接；步骤二、构建地应力集度感知模型，过程如下：步骤201、根据公式，计算轴向岩体破碎强度，其中，为第一岩体剪切破坏强度且，为剪切破坏角，为第一地应力集度，为钻头前刀面轴向压入面积且，为钻头切削刃后刀角，为钻头半径，为钻头后刀面轴向压入面积且；故而；步骤202、根据公式，计算第一地应力集度，其中，为钻头所受推力；步骤203、根据公式，计算切向岩体破碎强度，其中，为第二岩体剪切破坏强度且，为第二地应力集度，为钻头前刀面的切向压入面积且；故而；步骤204、根据公式，计算第二地应力集度，其中，为钻头所受扭矩；步骤205、构建地应力集度感知模型，其中，为最大值函数；步骤三、通过测量围岩地质力学信息装置上的钻杆钻头破碎煤岩；步骤四、利用测量围岩地质力学信息装置采集围岩地质力学信息，送入地应力集度感知模型感知地应力集度，所述围岩地质力学信息包括钻头所受推力和钻头所受扭矩。

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权利要求：

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