(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 202211068611.0 (22)申请日 2022.09.02 (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 　 北京数字岩石科技有限公司 (72)发明人 黄玉兵　江贝　马玉琨　高红科　 张修峰　臧金诚　任文涛　李士栋　 王帅　 (74)专利代理 机构 济南圣达知识产权代理有限 公司 372 21 专利代理师 陈晓敏 (51)Int.Cl. E21D 9/00(2006.01)E21D 20/00(2006.01) E21D 11/10(2006.01) G01D 21/02(2006.01) (54)发明名称 地下工程软弱围岩开挖补偿控制方法 (57)摘要 本发明属于及地下工程围岩控制领域， 具体 涉及一种地下工程软弱围岩开挖补偿控制方法。 通过数字原位钻探测试系统对软弱围岩进行超 前钻探和软弱程度分级， 结合探测结果采取相应 的控制方法。 通过临界注浆条件判断是否采用注 浆加固补偿控制方式， 并结合高预应力补偿实现 对地下工程软弱围岩的控制。 在现场应用后 及时 开展多种应用效果的监测与评价， 并通过监测数 据及评价结果对该控制方法进行近一步反馈优 化。 权利要求书1页 说明书5页 附图1页 CN 115163088 A 2022.10.11 CN 115163088 A 1.地下工程软弱围岩开挖补偿控制方法， 其特 征如下： 采用智能原位钻探测试系统获取超前工作面围岩多元随钻参数； 基于多元随钻参数综合评价方法， 将围岩条件划分为极软弱围岩、 一般软弱围岩、 坚硬 围岩； 对于极软弱围岩开挖 前进行超前注浆加固， 开挖后利用恒阻吸能材料进行高预应力补 偿控制； 对于一般软弱围岩， 开挖后通过 临界注浆值确定是否先进 行围岩注浆加固， 然后再 采用恒阻吸能材料进行高预应力补偿控制； 对于坚硬围岩， 开挖后直接采用恒阻吸能材料 进行高预应力补偿控制； 开展地下工程围岩稳定性多元实时智慧监测， 反馈优化 开挖补偿控制方案 。 2.如权利要求1所述的地下工程软弱围岩开挖补偿控制方法， 其特征在于， 所述的智能 原位钻探测试系统实时获取超 前工作面围岩等效抗压强度UCS、 地应力大小SD、 裂隙发育度 CD、 裂隙水含量WD； 所述的智能原位钻探测试系统超前钻探测试范围不小于3倍的开挖半 径， 紧跟工作面进行测试。 3.如权利要求1所述的地下工程软弱围岩开挖补偿控制方法， 其特征在于， 所述的多元 随钻参数综合评价方法包括现场超前探测和室内钻探测试两部分， 基于测试结果， 利用综 合评价方法对 超前围岩条件进行 软弱等级划分。 4.如权利要求3所述的地下工程软弱围岩开挖补偿控制方法， 其特征在于， 对于一般软 弱围岩， 建立注浆条件综合评价指标δ， 所述的δ为围岩裂隙平均深度、 围岩裂隙分布率、 围 岩力学参数、 钻孔应力值及巷道开挖后围岩 变形量的函数； 同时， 通过现场注 浆试验确定临 界注浆条件下的综合评价指标δ 的临界值。 5.如权利要求4所述的地下工程软弱围岩开挖补偿控制方法， 其特征在于， 当判定综合 评价指标δ大于等于δ 的临界值， 则采用填充注浆加固； 当填充注 浆加固施工完成后， 若综合 评价指标δ小于 δ 的临界值， 则进行高预应力补偿加固。 6.如权利要求1所述的地下工程软弱围岩开挖补偿控制方法， 其特征在于， 所述的恒阻 吸能材料包括高预应力恒阻吸能锚杆和高预应力恒阻吸能锚索。 7.如权利要求1所述的地下工程软弱围岩开挖补偿控制方法， 其特征在于， 所述的高预 应力补偿控制包括支护构件间排距设计和高预应力补偿值设计。 8.如权利要求7所述的地下工程软弱围岩开挖补偿控制方法， 其特征在于， 所述的支护 构件间排距和高预应力 补偿值以相似地质条件 下支护间排距为基础进 行调整设计； 建立数 值模型建模， 对不同支护间排距及补偿应力值进行支护效果模拟， 从而确定满足围岩变形 允许值的最优参数。 9.如权利要求1所述的地下工程软弱围岩开挖补偿控制方法， 其特征在于， 所述的多元 实时智慧监测包括多元实时监测平台建 设和智慧综合分析模型建立。 10.如权利要求9所述的地下工程软弱围岩开挖补偿控制方法， 其特征在于， 所述的多 元实时监测平台包括位移监测、 支护体受力监测和围岩应力监测， 各监测部分数据实时传 输至地面监测平台； 所述智慧综合分析模型将实时传输至平台内的数据进行耦合分析， 综 合判定地下工程的稳定性。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115163088 A 2地下工程软弱围岩开挖补偿控制方 法 技术领域 [0001]本发明涉及 地下工程围岩控制领域， 具体涉及一种地下工程软弱围岩开挖补偿控 制方法。 背景技术 [0002]这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技 术， 而不必然地构成现有技 术。 [0003]软弱围岩是地下工程中的常见问题， 由于围岩软弱， 对其进行稳定性控制相对困 难， 因此常导 致工程事故的发生。 因此对地下工程中软弱围岩的稳定性控制极为重要。 [0004]目前对软弱围岩进行控制主 要存在以下问题： （1） 控制被动： 支护时间主要在初支后进行， 由于初支强度不足， 无法满足软弱围 岩的支护要求， 因此在初支后进行补强加固， 这种控制被动导致的结果是围岩主动承载能 力不足， 支护构件失效， 无法满足围岩稳定性控制要求。 [0005]（2） 方式单一： 对软弱围岩控制方式单一化， 不能对围岩软弱情况进行分类并分类 控制， 控制效果得不到及时反馈 。 [0006]（3） 缺乏超前判定： 无法实现围岩软弱情况超前判定， 无法实现有针对性的控制方 式调整。 发明内容 [0007]针对现有技术存在的不足， 本发明的目的是提供一种地下工程软弱围岩开挖补偿 控制方法。 [0008]为了实现上述目的， 本发明通过如下的技 术方案来实现： 本发明的实施例提供了一种地下工程软弱围岩开挖补偿控制方法， 如下： 采用智能原位钻探测试系统获取超前工作面围岩多元随钻参数； 基于多元随钻参数综合评价方法， 将围岩条件划分为极软弱围岩、 一般软弱围岩、 坚硬围岩； 对于极软弱围岩开挖前进行超前注浆加固， 开挖后利用恒阻吸能材料进行高预应 力补偿控制； 对于一般软弱围岩， 开挖后通过 临界注浆值确定是否先进 行围岩注浆加固， 然 后再采用恒阻吸能材料进行高预应力补偿控制； 对于坚硬围岩， 开挖后直接采用恒阻吸能 材料进行高预应力补偿控制； 开展地下工程围岩稳定性多元实时智慧监测， 反馈优化 开挖补偿控制方案 。 [0009]上述本发明的实施例的有益效果如下： 1.通过采用数字原位钻探实现围岩软弱程度分级， 根据围岩软弱情况选择控制方 式， 能够更加全面、 快速、 量 化反映现场的围岩软弱情况， 更有针对性的选择控制方式。 [0010]2.通过围岩注浆补偿与高预应力补偿的方法， 对软弱围岩进行控制， 并开展现场 应用与监测评价对控制方法进行优化， 能够有效调动围岩形成主动承载结构， 改善 围岩力 学性质， 保证地下工程围岩稳定性。说　明　书 1/5 页 3 CN 115163088 A 3