(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 202210971375.7 (22)申请日 2022.08.15 (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 山东能源集团有限公司 　 北京力岩科技有限公司 　 新矿内蒙古能源 有限责任公司 (72)发明人 江贝　王帅　蒋振华　张修峰　 章冲　任文涛　李士栋　张京泉　 王清锋　马洪涛　赵善坤　高红科　 薛浩杰　 (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 袁亚杰(51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) E21D 20/00(2006.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 动静力锚固支护设计方法 (57)摘要 本申请涉及地下开采技术领域， 特别涉及一 种动静力锚固支护设计方法。 所述方法包括： 获 取待支护地下工程的实际工程条件参数和岩石 类型； 根据预先存储的锚索直径、 锚索型号、 静力 学性能参数和动力学性能参数四者的对应关系 和所述实际工程条件参数， 确定目标锚索的目标 锚索型号和目标锚索直径； 根据该岩石类型、 所 述目标锚索的目标锚索型号和目标锚索直径， 以 及预先存储的锚索直径、 锚索型号、 单位面积锚 索数目、 预应力、 岩石类型和锚索与锚网耦合性 能数据六者的对应 关系， 确定单位支护面积对应 的目标锚索与锚网耦合支护体的目标支护参数。 采用本申请可以对处在动静力环境中的地下工 程进行支护参数设计 。 权利要求书3页 说明书15页 附图4页 CN 115048711 A 2022.09.13 CN 115048711 A 1.一种动静力锚固支护设计方法， 其特 征在于， 所述方法包括： 获取待支护地下工程的实际工程条件参数和岩石类型； 根据预先存储的锚索直径、 锚索型号、 静力学性能参数和动力学性能参数四者的对应 关系和所述实际工程条件参数， 确定目标锚索的目标锚索型号和目标锚索直径； 根据该岩石类型、 所述目标锚索的目标锚索型号和目标锚索直径， 以及预先存储的锚 索直径、 锚索型号、 单位面积锚索数目、 预应力、 岩石类型和锚索与锚网耦合性能数据六者 的对应关系， 确定单位支护面积对应的目标锚索与锚网耦合支护体的目标支护参数。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述根据预先存储的锚索直径、 锚索型号、 静力学性能参数和动力学性能参数四者的对应关系和所述实际工程条件参数， 确定目标锚 索的目标锚索型号和目标锚索直径， 包括： 针对每个预选锚索集合中的每个锚索， 根据该锚索的锚索直径和锚索型号， 在所述预 先存储的锚索直径、 锚索型号、 静力学性能参数和动力学性能参数四者的对应关系中， 查询 该锚索对应的静力学性能参数和动力学性能参数； 其中， 同一预选锚索集合中不同锚索的 锚索直径相同， 锚索型号 不同， 不同预选锚索集 合中锚索的锚索直径不同； 根据该锚索对应的静力学性 能参数和动力学性能参数， 确定该锚索的锚索型号综选参 数， 并在每 个所述预选锚索集 合中， 将最大锚索型号综选参数对应的锚索确定为 候选锚索； 针对每个所述候选锚索， 根据所述实 际工程条件参数、 该候选锚索对应的静力学性能 参数和动力学性能参数， 确定该候选锚索的锚索直径综选参数， 并将最小锚索直径综选参 数对应的候选锚索确定为所述目标锚索， 将所述目标锚索 对应的锚索直径确定为所述目标 锚索直径， 将所述目标锚索对应的锚索型号确定为所述目标锚索型号。 3.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述目标支护参数包括所述目标锚索型 号、 所述目标锚索直径、 目标 预应力和目标 单位面积锚索数目； 所述根据该岩石类型、 所述目标锚索的目标锚索型号和目标锚索直径， 以及预先存储 的锚索直径、 锚索型号、 单位面积锚索数目、 预应力、 岩石类型和锚索与锚网耦合性能数据 六者的对应关系， 确定单位支护面积对应的目标锚索与锚网耦合支护体的目标支护参数， 包括： 针对每个预选锚索与锚 网耦合集合中的每个耦合支护体， 根据 所述岩石类型以及该耦 合支护体中所述目标锚索的所述 目标锚索直径、 所述 目标锚索型号、 单位面积锚索数目和 预应力， 在所述预先存储的锚索直径、 锚索型号、 单位面积锚索数目、 预应力、 岩石类型和锚 索与锚网耦合性能数据六者的对应关系中， 查询该耦合支护体对应的锚索与锚网耦合性能 数据； 其中， 所述每个预选锚索与锚网耦合集合中的每个耦合支护体包括锚网和所述 目标 锚索， 同一预选锚索与锚网耦合集合中不同耦合支护体的预应力相同， 单位面积锚索数目 不同， 不同预选锚索与锚网耦合 集合中耦合支护体的预应力不同； 根据该耦合支护体对应的锚索与锚 网耦合性 能数据和单位面积锚索数目， 确定该耦合 支护体的锚索数目综选参数， 并在每个所述预选锚索与锚网耦合集合中， 将最大锚索数目 综选参数对应的耦合支护体确定为 候选耦合支护体； 针对每个所述候选耦合支护体， 根据该候选耦合支护体的锚索与锚网耦合性能数据， 确定该候选耦合支护体的锚索预应力设计值， 并将最大锚索预应力设计值对应的候选耦合 支护体确定为目标耦合支护体， 将所述目标耦合支护体对应的所述预应力确定为所述目标权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115048711 A 2预应力， 将所述目标耦合支护体对应的所述单位面积锚索数目确定为所述目标单位面积锚 索数目。 4.根据权利要求2所述的方法， 其特征在于， 所述静力学性 能参数包括静力加载下锚索 最大拉伸值和静力加载下锚索 破断力值； 所述动力学性能参数包括落锤总冲击能量和动力 加载下锚索最大拉伸值； 所述根据 该锚索对应的静力学性能参数和动力学性 能参数， 确定该锚索的锚索型号综 选参数的公式为： T=α DⅠ ‑s+β DⅠ ‑d+γFI‑s+ εEⅠ ‑d， α +β +γ+ ε=1； 其中， T为锚索型号综选参数， DⅠ‑s为静力加载下锚索最大拉伸值， DⅠ‑d为动力加载下锚 索最大拉伸值， FⅠ‑s为静力加载下锚索破断力值， EⅠ‑d为落锤总冲击 能量， α、 β、 γ和 ε为权重 值。 5.根据权利要求2所述的方法， 其特征在于， 所述静力学性 能参数包括静力加载下锚索 最大拉伸值和静力加载下锚索 破断力值； 所述动力学性能参数包括落锤总冲击能量和动力 加载下锚索最大拉伸值， 所述实际工程条件参数包括实际工程所需锚索最大静力拉伸值、 实际工程所需锚索最大动力拉伸值、 实际工程所需锚索最大抗拉值和实际工程所需锚索最 大吸能值； 所述根据 所述实际工程条件参数、 该候选锚索对应的静力学性 能参数和动力学性能参 数， 确定该候选锚索的锚索直径综选参数的公式为： B= δ1(DⅠ ‑s‑D rs+ DⅠ ‑d‑Drd)+δ2(FI‑s‑Frs)+δ3(EⅠ ‑d‑Erd)； DⅠ ‑s>Drs， DⅠ ‑d>Drd， FI‑s>Frs， EⅠ ‑d>Erd； δ1+δ2+δ3=1； 其中， B为锚索直径综选参数， DⅠ‑s为静力加载下锚索最大拉伸值， DⅠ‑d为动力加载下锚 索最大拉伸值， FI‑s为静力加载下锚索破断力值， EⅠ ‑d为落锤总冲击能量， Drs为实际工 程所需 锚索最大静力拉伸值， Drd为实际工程所 需锚索最大动力拉伸值， Frs为实际工程所 需锚索最 大抗拉值， Erd为实际工 程所需锚索最大吸能值， δ1是拉伸权重 值， δ2是静力权重 值， δ3是动力 权重值。 6.根据权利要求3所述的方法， 其特征在于， 所述锚索与锚 网耦合性能数据包括最大拉 伸长度、 最大破坏能量和锚网最大挠度； 所述根据 该耦合支护体对应的锚索与锚 网耦合性 能数据和单位面积锚索数目， 确定该 耦合支护体的锚索数目综选参数的公式为： V= （ μDII+EII） /ωII  ‑λ （1/S） ； 其中， V为锚索 数目综选参数， DII为最大拉伸长度， EII为最大破坏能量， ωII为锚网最大 挠度， S为单位 面积锚索数目， μ是伸长量控制权 重值， λ是成本控制权 重值。 7.根据权利要求3所述的方法， 其特征在于， 所述锚索与锚 网耦合性能数据包括最大拉 伸长度、 最大破坏能量和锚网最大挠度； 所述根据 该候选耦合支护体的锚 网耦合性 能数据， 确定该候选耦合支护体的锚索预应 力设计值的公式为： FB= （ κ EII‑ωII） ηDII； 其中， FB为锚索预应力设计值， EII为最大破坏能量， ωII为锚网最大挠度， DII为最大拉伸权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115048711 A 3