(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210527888.9 (22)申请日 2022.05.16 (71)申请人 中国矿业大 学 （北京） 地址 100083 北京市海淀区学院路丁1 1号 申请人 北京力岩科技有限公司 (72)发明人 王琦　蒋振华　章冲　江贝　王帅　 (74)专利代理 机构 北京中北知识产权代理有限 公司 11253 专利代理师 宋波 (51)Int.Cl. G01N 3/08(2006.01) G01N 3/22(2006.01) G01N 3/24(2006.01) G01N 3/02(2006.01) G01M 13/00(2019.01) (54)发明名称 地下工程支护体系综合评价方法及设计方 法 (57)摘要 本发明涉及地下硐室支护技术领域， 解决 的 技术问题 为： 如何降低支护体系的参数设计与实 际受力情况的偏差。 本发明公开了一种地下工程 支护体系综合评价方法及设计方法， 评价方法包 括： 对各型号的锚固构件分别进行动静耦合测 试， 获得最优锚固构件； 将多个最优锚固构件分 别与多个规格不同的支护构件组装成多个支护 体系， 对多个支护体系分别进行动静耦合测试， 获得最优支护构件； 将至少两个最优锚固构件和 最优支护构 件组装为最优支护体系； 本发明的一 种地下工程支护体系综合评价方法适用于地下 工程支护参数的测试和设计， 为地下工程支护体 系的动静耦合力学性能综合测试以及参数设计 提供依据。 权利要求书1页 说明书4页 附图4页 CN 114993818 A 2022.09.02 CN 114993818 A 1.一种地下工程支护体系综合评价方法， 其特 征在于， 包括： 对各型号的锚固构件分别进行动静耦合测试， 获得最优 锚固构件； 将多个最优锚固构件分别与多个规格不同的支护构件组装成多个支护体系， 对多个支 护体系分别进行动静耦合测试， 获得最优支护构件； 将至少两个最优 锚固构件和最优支护构件组装为 最优支护体系； 将最优支护体系安装于模拟支护现场进行 试验， 通过监测反馈优化。 2.根据权利要求1所述的地下工程支护体系综合评价方法， 其特征在于， 还包括将多个 最优支护体系的最优锚固构件间的排距设置为各不相同， 并分别动静耦合测试， 获得最优 支护体系的最优 锚固构件排距， 并安装于模拟支护现场进行 试验， 通过监测反馈优化。 3.根据权利要求2所述的地下工程支护体系综合评价方法， 其特征在于， 获得最优支护 构件的动静耦合测试包括最优支护网动静耦合测试、 最优支护横梁动静耦合测试和最优支 护立柱动静耦合测试。 4.根据权利要求3所述的地下工程支护体系综合评价方法， 其特征在于， 获得最优支护 网动静耦合测试包括 获得最优支护网型号测试、 最优支护网面积测试以及最优支护网层数 测试。 5.根据权利要求4所述的地下工程支护体系综合评价方法， 其特征在于， 最优支护横梁 动静耦合测试包括获得最优支护横梁型号的测试。 6.根据权利要求5所述的地下工程支护体系综合评价方法， 其特征在于， 最优支护立柱 动静耦合测试包括获得最优立柱型号的测试。 7.根据权利要求6所述的地下工程支护体系综合评价方法， 其特征在于， 对各个支护体 系分别进行动静耦合测试， 得到锚固构件拉伸力为FMG‑T‑III、 支护网挠度NW‑III、 支护横梁受 力FB‑III、 支护立柱受力FP‑III， 将FMG‑T‑III、 NW‑III、 FB‑III与FP‑III代入 （γFMG‑T‑III+λNW‑III+ μFB‑III+ ν FP‑III） min计算公式； 其中γ+λ+μ+ν=1， γ、 λ、 μ、 ν为比例系数， 计算得出相 对应最优的锚固构件间排距JPMG、 支护网型号TW、 支护网面积SW、 支护网层数CW、 支护横梁型号TB与支护立柱型号TP。 8.根据权利要求1所述的地下工程支护体系综合评价方法， 其特征在于， 对各型号的锚 固构件分别进行动 静耦合测试得到锚固构件的拉伸破断力为FMG‑T‑I， 锚固构件的切破断力 为FMG‑S‑II； 将拉伸破断力FMG‑T‑I与切破断力FMG‑S‑II代入 （ α FT+β FS） max计算公式， 其中α +β =1， α 、 β 为比例系数， 计算得 出相对应最优的锚固构件型号TMG和锚固构件预紧扭矩MMG。 9.根据权利要求1 ‑8中任意一项所述的地下工程支护体系综合评价方法， 其特征在于， 动静耦合测试包括动静耦合拉伸测试、 动静耦合剪切 测试以及动静耦合扭剪测试。 10.一种地下工程支护体系设计方法， 其特征在于， 采用权利要求1 ‑9中任意一项所述 的地下工程支护体系综合评价方法所获取的测试参数。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114993818 A 2地下工程支护体系综合评价 方法及设计方 法 技术领域 [0001]本发明涉及 地下硐室支护技术领域， 特别是涉及 一种地下工程支护体系综合评价 方法及设计方法。 背景技术 [0002]煤矿地下开采过程中巷道普遍采用锚固构件 （锚固构件分为锚杆和锚索两种类 型） 和支护构件 （支护构件包括支护网、 支护横梁与 支护立柱） 组成的支护体系。 随着矿井开 采深度的增加， 巷道面临越来越多的高地应力、 强采动、 断层破碎带等深部地质复杂条件， 这对巷道支护体系的支护能力提出了更高要求。 同时， 支护系统受到静载与动载作用力的 共同作用， 支护材料内会形成复杂的应力。 因此， 支护材料性能的有效测试以及参数的合理 设计是复杂条件巷道安全稳定控制的有效保障。 [0003]现有支护系统性能测试与参数设计方法存在下述问题： 目前支护材料的室内力学性能测试大多是在静力加载与动力加载条件下进行的， 无法有效模拟现场支护材料动静耦合受力的情况， 导致支护体系的参数设计与实际受力情 况存在偏差 。 发明内容 [0004]本发明的目的是提供一种地下工程支护体系综合评价方法及设计方法， 其优点 是： 由于采用动静耦合加载测试锚固构件以及支护体系， 从而实现了有效模拟现场支护材 料动静耦合受力的情况， 从而实现了降低支护体系的参数设计与实际受力情况 的偏差， 对 现场支护材 料参数设计具有指导的价 值。 [0005]本发明的一种地下工程支护体系 综合评价方法， 包括： 对各型号的锚固构件分别 进行动静耦合测试， 获得最优锚固构件； 将多个最优锚固构件分别与多个规格不同的支护 构件组装成多个支护体系， 对多个支护体系分别进 行动静耦合测试， 获得最优支护构件； 将 至少两个最优锚固构件和最优支护构件组装为最优支护体系； 将最优支护体系安装于模拟 支护现场进行 试验， 通过监测反馈优化。 [0006]优选的或可选的， 还包括将多个最优支护体系的最优锚固构件间的排距 设置为各 不相同， 并分别动静耦合测试， 获得最优锚固构件排距的最优支护体系， 并安装于模拟支护 现场进行 试验， 通过监测反馈优化。 [0007]优选的或可选的， 获得最优支护构件的动静耦合测试包括最优支护网动静耦合测 试、 最优支护横梁动静耦合测试和最优支护立柱动静耦合测试。 [0008]优选的或可选的， 获得最优支护网动静耦合测试包括获得最优支护网型号的测 试。 [0009]优选的或可选的， 最优支护网动静耦合测试还 包括获得最优支护网面积的测试。 [0010]优选的或可选的， 最优支护网动静耦合测试还 包括获得最优支护网层数的测试。 [0011]优选的或可选的， 最优支护横梁动静耦合测试包括获得最优支护横梁型号的测说　明　书 1/4 页 3 CN 114993818 A 3