山東科技大學郭偉耀獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉山東科技大學申請的專利一種基于卸-支協同的卸壓孔-錨固孔間距確定方法獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN119416298B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-09-23發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202411289660.6,技術領域涉及:G06F30/13;該發明授權一種基于卸-支協同的卸壓孔-錨固孔間距確定方法是由郭偉耀;王翔宇;李博;陳玏昕;張東曉;譚彥;李干;王長盛;吳震設計研發完成,并于2024-09-14向國家知識產權局提交的專利申請。
本一種基于卸-支協同的卸壓孔-錨固孔間距確定方法在說明書摘要公布了:本發明公開了一種基于卸?支協同的卸壓孔?錨固孔間距確定方法,屬于沖擊地壓災害防治技術領域,步驟包括:步驟A.根據卸壓孔?錨固孔直徑比設計最優卸壓孔?錨固孔間距,首先需要計算卸壓孔?錨固孔周圍破碎區、塑性區范圍Rd、Rp、rd、rp。本發明中,通過利用數值模擬軟件,計算相鄰卸壓孔?錨固孔間應力集中系數以及巷幫煤體移近量判斷孔間距是否發揮協同效應,不需要通過現場實測數據,節約了相應的測試時間,通過理論計算即可指導現場生產過程中孔間距設計,對防治沖擊地壓技術方法領域具有參考價值,通過計算卸壓孔?錨固孔周圍破碎區、塑性區范圍以及錨桿支護加固區范圍。
本發明授權一種基于卸-支協同的卸壓孔-錨固孔間距確定方法在權利要求書中公布了:1.一種基于卸-支協同效應的卸壓孔-錨固孔間距設計方法,其特征在于,步驟包括: 步驟A.根據卸壓孔-錨固孔直徑比設計最優卸壓孔-錨固孔間距,首先需要計算卸壓孔-錨固孔周圍破碎區、塑性區范圍、、、,其中: (1); (2); 式中:、分別為卸壓孔、錨固孔周圍破碎區半徑,為煤體碎脹系數,為卸壓孔半徑,為錨固孔半徑; 所述、、和的單位均為m; (3); (4); 式中:、分別為卸壓孔、錨固孔周圍塑性區半徑,為原巖應力,為支護阻力,為只與內摩擦角相關的系數,; 所述和的單位均為m,所述和的單位均為MPa; 錨桿通過預應力擴散對巷道表面提供的支護阻力由下述公式(5)計算: (5); 式中:為錨桿直徑,為錨桿抗拉強度,、別為錨桿間距和排距; 所述、、和的單位均為mm,所述的單位為MPa; 步驟B.計算錨桿形成加固區厚度范圍,卸壓孔使得巷幫表面煤體松動形成塑性破壞區,為防止卸壓孔破壞錨桿形成的加固區范圍,控制卸壓孔-錨固孔間距始終大于以上; 步驟C.計算卸壓孔-錨固孔最優間距,將代入步驟D計算卸壓孔-錨固孔間距是否協同; 步驟D.根據現場工作面實際卸壓孔-錨固孔間距建立數值模型,分別將現場卸壓孔-錨固孔間距及理論計算最優間距代入數值模型,計算孔間垂直應力集中系數,巷幫煤體移近量,其中: (10); 式中:為孔間垂直應力峰值,為初始地應力,,為內摩擦角; 所述和的單位均為MPa,所述的單位為度; 步驟E.根據應力集中系數及巷幫移近量判斷卸壓孔-錨固孔間距是否發揮協同效應,其中: ; 步驟F.進行工程驗證,分別選取工作面不同卸壓孔-錨固孔間距條件下巷幫平均鉆屑量及錨桿應力計狀態,判斷卸壓孔-錨固孔是否發揮協同作用; 工作面鉆屑量預警值為,平均鉆屑量為,錨桿應力計測值為,則: ; 所述錨桿沿巷道按照一定間距徑向排列,當圍巖產生變形時,錨桿會對圍巖產生壓應力作用,每根錨桿會形成錐形體壓縮區彼此連接重疊,形成一個均勻的連續壓縮帶,即擠壓加固拱,其中: (6); 式中:為錨桿長度,為加固拱厚度,為加固拱距巷幫表面最近距離,為錨桿間距,則; 所述、、和的單位均為m; 由式(3)和(4)確定卸壓孔與錨固孔的最優間距處為兩者塑性區的交點,當卸壓孔與錨固孔的塑性區相互連接時,就會形成卸-支協同的雙效結構,能最大程度上防控沖擊地壓的發生,而少數工程中,卸壓孔與錨固孔之間塑性區、彈性區互不相連,兩者中間仍存在一部分原巖應力區,此時卸壓結構對煤體應力的轉移和能量耗散較小,會導致大部分轉移走的應力在此區域堆積形成應力集中區,從而造成卸壓不充分,另外,當卸壓孔與錨固孔的破碎區相互連接時,則為卸壓過度,因此,卸壓孔-錨固孔間距計算公式為: (7); 由于錨固孔的塑性區范圍和破碎區范圍基本一致,且遠小于卸壓孔,因此當間距L只滿足時,卸壓孔-錨固孔間距過小而形成卸壓過度,可能導致支護失效情況,則間距L范圍可由下式計算: (8); 卸壓孔-錨固孔最優間距取L范圍的平均值,為避免由卸壓孔-錨固孔間距過小而形成卸壓過度,導致支護失效情況,間距應始終大于即: (9)。
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