(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 202210871795.8 (22)申请日 2022.07.22 (71)申请人 陕煤集团神木柠条塔矿业有限公司 地址 719300 陕西省榆林市神木市孙 家岔 镇柠条塔 村 申请人 北京力岩科技有限公司 (72)发明人 刘辉　陈万胜　陈菲　蒋振华　 曹宇翔　王帅　章冲　孟俊　 (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. G06F 30/20(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 综采工作面支护形式优化方法 (57)摘要 本发明提供了一种综采工作面支护形式优 化方法， 属于矿山支护技术领域。 该方法包括： 建 立支护体系； 划分若干 现场试验 段对每个试验 段 设置不同的支护参数单体支柱间排距和超前支 架组数并测量支护参数单体支柱工作阻力和超 前支架工作阻力； 建立数值计算模型； 将单体支 柱方案和超前支架方案分别代入数值计算模型 得出评价指标围岩应力提高率ηs、 围岩表征变 形量D、 锚杆强度使用率ηb和锚索强度使用率 ηc， 根据评价指标选择单体支柱方案和超前支 架方案代入现场试验中以优化方案。 该方法可以 有效优化支柱、 支架的超前被动支护形式以及超 前被动支护参数。 权利要求书2页 说明书6页 附图2页 CN 115292914 A 2022.11.04 CN 115292914 A 1.一种综采工作面支护形式优化方法， 其特 征在于， 包括： 建立现场锚固件主动支护、 单体支 柱被动支护和超前支 架被动支护体系； 划分若干现场试验段对每个试验段设置不同的支护参数单体支柱间排距和超前支架 组数并测量支护参数 单体支柱工作阻力和超前支 架工作阻力； 根据现场的地层参数、 工作面 参数和支护参数建立数值计算模型； 将单体支柱方案和超前支架方案分别代入数值计算模型得出评价指标围岩应力提高 率ηs、 围岩表征变形量D、 锚杆强度使用率ηb和锚索强度使用率ηc， 其中， 单体支柱方案包括 单体支柱间排距和单体支柱工作阻力， 超前支架方案包括超前支架组数和超前支架工作阻 力； 以及 根据评价指标选择 单体支柱方案和超前支 架方案代入现场试验中以优化方案 。 2.根据权利要求1所述的综采工作面支护形式优化方法， 其特征在于， 划分若干现场试 验段对每个试验段设置不同的支护参数单体支柱间排距和超前支架组数并测 量支护参数 单体支柱工作阻力和超前支 架工作阻力包括： 在现场设置若干试验段， 每 个试验段的长度设置为am； 对每个试验段设置不同的支护参数 单体支柱间排距和超前支 架组数； 在每个试验段中部设置监测断面以测量支护参数单体支柱工作阻力和超前支架工作 阻力。 3.根据权利要求2所述的综采工作面支护形式优化方法， 其特征在于， 将单体支柱方案 或者超前支架方案分别 代入数值计算模型得出评价指标围岩应力提高率ηs、 围岩表征变形 量D、 锚杆强度使用率 ηb和锚索强度使用率 ηc， 其中， 单体支柱方案包括单体支柱间排距和单 体支柱工作阻力， 超前支 架方案包括超前支 架组数和超前支 架工作阻力包括： 改变单体支 柱间排距并测得相应的单体支 柱工作阻力以获得若干单体支 柱方案； 改变超前支 架组数并测得相应的超前支 架工作阻力以获得若干超前支 架方案； 将若干单体支柱方案和若干超前支架方案分别代入数值计算模型得出若干评价指标， 所述评价指标包括： 围岩应力提高率、 围岩表征变形量、 锚杆强度使用率和锚索强度使用 率。 4.根据权利要求3所述的综采工作面支护形式优化方法， 其特 征在于， 围岩应力提高率 ηs的计算公式为： 其中， SP为围岩应力峰值， 且SP为数值计算模型中应力云图中应力的最大值， SO为原岩 应力， SO为现场测量 值。 5.根据权利要求 4所述的综采工作面支护形式优化方法， 其特 征在于， 围岩表征变形量D的计算公式为： 其中， Rs为顶板下沉量， Df为底臌量， Ds为两帮移近量， 且Rs、 Df、 Ds通过现场测量或者数 值计算模型获得。 6.根据权利要求 4所述的综采工作面支护形式优化方法， 其特 征在于，权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115292914 A 2锚杆强度使用率 ηb计算公式为： 其中， F(b—l)为锚杆室内试验得到的极限破断力， Fb为类锚索在数值与现场中的实际受 力， F(b—l)根据材料性质获得， Fb通过现场测量获得。 7.根据权利要求 4所述的综采工作面支护形式优化方法， 其特 征在于， 锚索强度使用率 ηc计算公式为： 其中， F(c‑l)为锚索室内试验得到的极限破断力， Fc为该类锚索在数值与现场中的实际 受力， F(c—l)根据材料性质获得， Fc通过现场测量获得。 8.根据权利要 求4所述的综采工作面支护形式优 化方法， 其特征在于， 评价指标为： ηs≤ 30％， 40％≤ ηb≤80％， Dr≤20cm， 40％≤ ηc≤80％。 9.根据权利要求1所述的综采工作面支护形式优化方法， 其特征在于， 根据评价指标选 择单体支柱方案和超前支 架方案代入现场试验中以优化方案包括： 结合现场条件、 经济性， 选取优化后的单体支 柱方案和超前支 架方案； 将优化后的单体支柱方案和超前支架方案代入现场， 对围岩应力、 位移、 构件受力进行 监测分析， 反馈优化设计方法。 10.根据权利要求9所述的综采工作面支护形式优化方法， 其特征在于， 优化后的单体 支柱方案和超前支 架方案包括： 在满足现场安全的情况 下， 选取单体间排距最大， 超前支 架组数最少的方案 。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115292914 A 3