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龙图腾网恭喜重庆大学申请的专利高应力复杂条件下三维采场围岩变形综合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：CN115726809B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-06-20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：202211426180.0，技术领域涉及：E21D11/00；该发明授权高应力复杂条件下三维采场围岩变形综合控制方法是由蒋长宝;黄椿尧;程岳;白冰;张东明;李琳;吴家耀;许文锋;熊彬;雷运朋设计研发完成，并于2022-11-14向国家知识产权局提交的专利申请。

本高应力复杂条件下三维采场围岩变形综合控制方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种高应力复杂条件下三维采场围岩变形综合控制方法，包括步骤A、深部采场围岩变形控制主动支护；步骤B、构建基于LabVIEW和智能光纤传感器的三维采场动压及变形监测系统；步骤C、构建采场动压与变形可视化及预警系统；步骤D、构建动态变形智能监测及调控系统。在选择合适的深部采场围岩变形控制主动支护基础上，建立基于LabVIEW和智能光纤传感器的三维采场动压及变形监测系统，结合采场动压与变形破断的远程实时可视化监测和预报，并基于监测数据动态精准实施控制技术措施，形成一套安全、经济和可行的深部高应力复杂条件采场围岩变形控制关键技术。

本发明授权高应力复杂条件下三维采场围岩变形综合控制方法在权利要求书中公布了：1.一种高应力复杂条件下三维采场围岩变形综合控制方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤A、深部采场围岩变形控制主动支护； 1原岩应力测试； 在工作面沿空顺槽和非沿空顺槽均设置原岩应力测试断面，选择岩体完整性较好的巷道断面，设岩层的走向为X方向，倾向为Y方向，垂直于XY平面的方向为Z方向，按X、Y、Z、X45°Y、Y45°Z、Z45°X六个方向定向钻取完整岩样，用空间6个方向的岩石声发射效应特征点的荷载进行计算，得到取样点的主应力大小及方位，以寻求区域性地应力变化规律； 根据每个试件的声发射效应特征点确定其荷载，由试件的受力面积计算出应力，多个试件的平均值即为所测方向的应力测试值，并根据以下公式得到其主应力的大小和方位角： 在地下岩体中取一个四面体的微单元OABC，其中OA、OB、OC分别与坐标X、Y、Z的正方向重合，其法向方向余弦为l、m、n，则平面ABC上的正应力σn表示为：σn＝σxl2+σym2+σzn2+2τxylm+2τyzmn+2τzxnl1 用矩阵形式可表示为：[σn]＝[A][σ]2 式中，[σn]为kaiser点的单向正应力矩阵，[σ]为测点应力分量矩阵，[A]为方向余弦乘积矩阵； 将式2看作是关于l、m、n未知数的方程组，且l、m、n必须满足式3的条件，即：l2+m2+n2＝13 则可得到式2的特征方程：σ3-I1σ2+I2σ-I3＝04 其中， 将实测的6个特殊方向的单向正应力值代入式1中，计算得到6个应力分量，即σx、σy、σz、τxy、τyz、τzx，代入式4、5中，即可求得该点的3个主应力大小及方向； 2寻找采场围岩裂隙场演化规律； 在工作面沿空顺槽和非沿空顺槽超前工作面170—180m位置处选取采动裂隙监测断面，在现场向巷道顶板和两帮打孔，用钻孔成像仪窥视顶板和两帮裂隙发育状态，将围岩分为弹性区、应变软化区、塑性流动区； 结合钻孔成像对岩体的裂隙分析结果，采用霍克布朗准则和非关联流动法则寻找巷道围岩裂隙场演化规律，并采用龙格库塔方法进行数值计算，求解得到应变软化区和塑性流动区半径，并最终得到巷道围岩变形与破断的时空演化规律； 3进行断层注浆改性； 当断层处于回采及支护影响范围内，若不对断层进行适当处理，则会引起支护体系的失效和安全隐患，因此需要对断层进行改造；为了研究断层裂隙煤岩体的改性原则，在尽量提高浅部煤岩体完整性的同时，又要防止对煤岩体造成进一步破坏，需在前期地应力测试基础上，对试验点煤岩体破裂压力进行统计分析，确定煤岩体破裂压力； 根据煤岩体破裂压力对断层进行注浆改性，并通过矿用钻孔窥视系统对改性前后围岩改性效果进行检验，断层裂隙煤岩体改性既要保证浆液的有效扩散，对煤岩体浅部裂隙进行有效充填，又要对深部封闭、半封闭裂隙进行贯通扩展，形成有效的煤岩体浆液固结体支撑网络；若断层处于回采及支护影响范围外则可不进行注浆处理； 4进行卸压工艺设计； 深部矿井在开采过程中若出现围岩应力集中，会造成冲击隐患，工作面回采之前应实施区域水力压裂卸压，然后在采掘空间局部选择煤层钻孔卸压、煤层爆破卸压、煤层注水、顶板爆破预裂、顶板水力致裂、底板钻孔或爆破卸压中的至少一种局部防冲措施； 综合实际条件和巷道围岩动压的动态监测结果，选择合适的卸压工艺，并采用压力传感器布置在锚杆锚索自由端监测卸压巷道附近锚杆锚索的受力变化，从而监测卸压工艺后巷道周边应力场的演化过程，检验卸压效果； 5采场围岩变形控制主动支护技术 基于“深部卸压、浅部强支、巷表防护”多层次控制理念，进行锚杆锚索+金属网+钢带的超强主动支护，包括： a.利用锚索钢结合壁后浅部充填控制巷道围岩浅部变形 当浅部围岩比较破碎时，锚杆锚索的支护作用得不到充分的发挥，因此需要在岩壁外锚杆锚索的位置处安装金属安全网和钢带，对围岩浅部破碎煤岩体，锚杆锚索托盘处的破碎煤岩体采用固邦特充填进行加固； b.扩大工作面超前支护距离，提高超前支护强度 通过监测工作面顺槽过往采动应力，沿空顺槽和非沿空顺槽在工作面超前距离内的采动应力变化敏感段，采用顺槽端头支架进行超前支护，超前支护距离不小于采动应力变化敏感段的二分之一； c.采用高强度预应力锚杆，提高锚杆支护强度；由于巷道的采帮和不采帮受采场动压影响不同，采用采帮与不采帮锚杆非对称布设方式，采帮的高强度锚杆的上下间距大于不采帮的高强度锚杆的上下间距； 步骤B、构建基于LabVIEW和智能光纤传感器的三维采场动压及变形监测系统； 基于LabVIEW和智能光纤传感器的三维采场动压及变形监测系统，包括数组串联的光纤光栅围岩压力传感器、光纤光栅埋入式应变传感器和光纤光栅温度传感器，串联的各组再分别与光纤光栅位移传感器并联，通过光缆与光纤光栅信号管理主机连接，光纤光栅信号管理主机通过电缆与光纤光栅传感网络分析仪连接，光纤光栅传感网络分析仪通过局域网与搭载三维采场动压及变形监测系统的计算机连接； 光纤光栅位移传感器安装在靠近巷道顶板、底板和两帮中部，对巷道顶底板和两帮位移进行监测；光纤光栅围岩压力传感器、光纤光栅埋入式应变传感器和光纤光栅温度传感器串联安装在两帮中部偏下以及顶底板与煤壁交界处的煤体钻孔中，顶底板钻孔在巷道中呈对角式分布，对回采时巷道顶底板的动压进行监测；且不采帮取一种钻孔深度，采帮沿纵向间隔取三种不同的钻孔深度；根据相邻工作面顺槽采动应力的监测数据，将智能光纤传感器布置在顺槽超前支护外采动应力增高区，监测点布点间距20m； 步骤C、构建采场动压与变形可视化及预警系统； 步骤D、构建动态变形智能监测及调控系统； 1在深部高应力巷道围岩的两帮及顶部，采用锚杆锚索进行主动支护；其中，巷道围岩的顶板采用高强度锚杆和预应力锚索进行联合支护，采帮和不采帮均采用高强度锚杆进行支护，且采帮的高强度锚杆的上下间距大于不采帮的高强度锚杆的上下间距； 2在采场工作面前方的采动应力变化敏感段上，从工作面顺槽超前支护段外开始每隔15—25米布置一个应力监测断面，将光纤光栅应力传感器埋入巷道两帮中部、顶板中部的高强度锚杆以及巷道顶板中部的预应力锚索上，对采动应力进行监测，将巷道两帮中部、顶板中部的高强度锚杆以及巷道顶板中部的预应力锚索统称为应力监测锚杆锚索； 3为所有应力监测锚杆锚索配置动态调压机构； 在每个应力监测锚杆锚索的托盘和岩壁之间安装中空千斤顶和锚杆锚索预应力监测元件，且托盘的外侧通过螺母锁紧，岩壁外对应应力监测锚杆索的位置处安装有金属安全网和钢带；所有中空千斤顶分别通过各自对应的高压油管与同一多通道油源控制系统连接，多通道油源控制系统通过内设程序控制器与内置人机界面连接，锚杆锚索预应力监测元件与锚杆锚索预应力监测显示元件连接； 4巷道动态变形智能调控； 内置人机界面实时接收光纤光栅应力传感器监测到的锚杆锚索应力信号，动态调整锚杆锚索的预应力；通过内设程序控制器设定采动应力增加阈值，判断所接收到的数据是否超过阈值，若超过，则在采动应力增加段，自动提高位于应力增加段内的锚杆锚索的预应力，通过内设程序控制器，驱动多通道油源控制系统给中空千斤顶供压，通过中空千斤顶行程控制增加在高应力区锚杆锚索的预应力，对锚杆锚索直接施加轴向预应力，无需经过径向的扭矩转化，从而使施加的预应力能在锚杆锚索使用过程中较长时间的保持；提高锚杆锚索的预应力使高应力区的应力向邻近低应力区转移，向均匀分布转化，减小围岩在高应力状态下产生局部变形。

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