太原理工大学张玉江获国家专利权
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龙图腾网获悉太原理工大学申请的专利一种支护系统与围岩变形匹配计算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:CN121562093B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-04-21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:202610088925.9,技术领域涉及:G06F30/17;该发明授权一种支护系统与围岩变形匹配计算方法是由张玉江;李图强;杨永聪;冯国瑞;张帅;崔德龙;杜云楼设计研发完成,并于2026-01-22向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种支护系统与围岩变形匹配计算方法在说明书摘要公布了:本发明涉及一种支护系统与围岩变形匹配计算方法,属于矿井巷道支护技术领域,解决了现有锚杆与锚索之间变形不协调导致的支护效果不均、巷道失稳等技术问题。解决方案为:一种支护系统与围岩变形匹配计算方法,支护系统选用锚杆、锚索支护,包括如下步骤:1获取围岩、锚杆、锚索力学参数;2计算锚杆、锚索的变形匹配比并判断锚杆先断裂还是锚索先断裂;3建立支护‑围岩变形匹配模型,计算匹配余量并判断支护‑围岩匹配是否合理;4检验支护参数。与现有技术相比,本发明具有操作性强、量化锚杆、锚索直接的变形匹配比以及不同围岩物性分区情况下锚杆、锚索与围岩的匹配关系等优点。
本发明授权一种支护系统与围岩变形匹配计算方法在权利要求书中公布了:1.一种支护系统与围岩变形匹配计算方法,所述支护系统选用锚杆1、锚索10支护,所述锚杆1包括锚杆杆体2、托盘3和螺母4,所述锚杆杆体2一端端部设有托盘3,所述托盘3处通过螺母4固定连接,所述锚杆杆体2包括锚杆自由段5和相邻的锚杆锚固段6,所述锚杆自由段5另一端靠近托盘3,所述锚杆锚固段6中充填有树脂药卷7;其特征在于:包括如下步骤: 1获取围岩、锚杆1、锚索10力学参数; 2计算锚杆1、锚索10的变形匹配比并判断锚杆1先断裂还是锚索10先断裂: 根据锚杆自由段5的变形量、锚杆锚固段6的变形量、锚杆1预紧力产生的变形量、锚索自由段的变形量、锚索锚固段的变形量、锚索10预紧力产生的变形量计算得到锚杆1、锚索10的变形匹配比,结合锚杆1、锚索10的变形匹配比判断锚杆1先断裂还是锚索10先断裂; 3建立支护-围岩变形匹配模型,计算匹配余量并判断支护-围岩匹配是否合理: 分别建立锚杆1、锚索10均锚固在弹性区8的第一支护-围岩变形匹配模型、锚杆1锚固在塑性区9且锚索10锚固在弹性区8的第二支护-围岩变形匹配模型、锚杆1、锚索10均锚固在塑性区9的第三支护-围岩变形匹配模型并计算得到匹配余量,结合匹配余量判断支护-围岩匹配是否合理; 所述第一支护-围岩变形匹配模型为,其中为第一支护-围岩变形匹配模型下处围岩变形量,mm;为巷道等效区半径,mm;为原岩应力,MPa;C为岩石内聚力,MPa;为岩石内摩擦角,°;为支护阻力,MPa;G为围岩剪切模量,,E为岩石的弹性模量,MPa;为岩石的泊松比;为第一支护-围岩变形匹配模型下的支护系统最小变形量,mm;为锚杆1总变形量,mm;为锚索10总变形量,mm; 所述第二支护-围岩变形匹配模型为,其中为第二支护-围岩变形匹配模型下处围岩变形量,mm;为第二支护-围岩变形匹配模型下锚杆1长度是时,在范围内发生的围岩变形量,mm;为第二支护-围岩变形匹配模型下锚杆1长度是时,在范围内发生的围岩变形量,mm;为含有支护阻力的塑性区半径,;为锚杆1长度为时的围岩半径,;为第二支护-围岩变形匹配模型下的支护系统最小变形量,mm; 所述第三支护-围岩变形匹配模型为,其中为第三支护-围岩变形匹配模型下处围岩变形量,mm;为第三支护-围岩变形匹配模型下锚杆1长度是时,在范围内发生的围岩变形量,mm;为第三支护-围岩变形匹配模型下锚杆1长度是时,在范围内发生的围岩变形量,mm;为锚杆1长度为时的围岩半径,;为第三支护-围岩变形匹配模型下的支护系统最小变形量,mm; 4检验支护参数: 从锚杆自由段5长度大于松散区半径、锚杆自由段5变形量大于围岩变形量、锚杆1锚固在稳定岩层对支护参数进行检验并判断支护-围岩匹配是否合理; 当锚杆自由段5长度大于松散区半径时,锚杆1最小总长度,其中R为松散区半径,;,为实际锚固长度,mm;为树脂药卷直径,mm;d为钻孔直径,mm;为锚杆1直径,mm;为锚杆1或锚索10单孔使用树脂药卷的长度,mm;为螺母4及外露段长度,mm;当锚杆自由段5变形量大于围岩变形量时,锚杆1最小总长度,其中,为锚杆1有效锚固段长度,mm,k为安全系数,为3,为锚杆1或锚索10的杆体延伸率;当锚杆1锚固在稳定岩层时,锚杆1最小总长度,其中为围岩中顶板到稳定岩层的距离;理论核算锚杆1长度,当锚杆1实际长度大于理论核算锚杆1长度时,支护-围岩匹配合理;当锚杆1实际长度小于理论核算锚杆1长度时,支护-围岩匹配不合理。
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