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龙图腾网获悉深地科学与工程云龙湖实验室;中国矿业大学;江苏师范大学申请的专利一种工作面端头顶板弱化防冲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：CN119393135B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-31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：202411360039.4，技术领域涉及：E21C41/18；该发明授权一种工作面端头顶板弱化防冲方法是由钮月;李翔;高峰;王佳丽;龙昭熹;吴宏峰;程睿熙;王静;王弘浩;尚少康设计研发完成，并于2024-09-27向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种工作面端头顶板弱化防冲方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种工作面端头顶板弱化防冲方法，采取在工作面端头巷道的巷道危险区域围岩顶板中进行水力割缝形成卸压缝槽、阻滞缝槽和远场动载源碎胀缝槽的方式以提高工作面端头巷道的防冲能力，在巷道顶板进行水力割缝形成的卸压缝槽可释放巷道围岩的静载，在动载传播路径上进行水力割缝形成的阻滞缝槽可阻滞远场动载向巷道传播，在动载源附近岩体内进行水力割缝形成的远场动载源碎胀缝槽可降低动载源附近岩体的弹性能密度、降低顶板破断的可能性。本发明能够在动载的生成条件、动载的传播路径和围岩静载三个方面实现共同降低可诱发冲击矿压灾害的能量，特别适用于解决工作面端头巷道的冲击矿压问题。

本发明授权一种工作面端头顶板弱化防冲方法在权利要求书中公布了：1.一种工作面端头顶板弱化防冲方法，其特征在于，通过对动载源附近顶板、动载传播路径和巷道顶板进行水力割缝实现提高工作面端头巷道的防冲能力，具体包括以下步骤： Step1，获取矿井资料数据、并进行现场取样，制备标准试样进行实验，获取目标综放工作面煤层及其采空区的煤体和围岩的基础力学参数数据、内部孔隙率数据、裂隙分布数据以及最优水力破岩技术参数； Step2，基于Step1的矿井资料数据，构建相邻工作面采空区-煤柱-巷道-本工作面待采煤层结构的受载变形有限元模型、并进行目标工作面回采过程的数值模拟，利用矿井生产时顶板与顶煤周期断裂垮落数据、煤层采动应力数据、巷道围岩变形离层数据对该受载变形有限元模型进行验证与参数优化，形成符合矿井现场实际生产条件与监测数据的仿真模型，并基于仿真模型进行后续开采计划的工作面回采数值模拟，计算得到静载高、应力集中系数大的巷道区域和相邻采空区的顶板破断区域，识别其中具有冲击矿压危险的巷道危险区域； Step3，根据Step2获得的巷道危险区域坐标以及现场微震监测获得的远场动载源坐标，设定能够满足巷道防冲要求的水力割缝弱化防冲条件； 水力割缝弱化防冲需满足如下条件： 式中：Ω为岩石体元；W为动载传播至巷道围岩的能量；Ut为岩石体元的应变能；ψ为岩石体元的体势能；t为时间；xj为坐标；σj为坐标xj位置的应力； 其中， ψ＝Us+Ub+Ucr 式中：Us为压密阶段消耗的能量；Ub为次生裂纹发育及原始裂纹扩展、最后断裂形成表面能而消耗的能量；Ucr为次生裂纹断裂摩擦过程中释放的能量； 体元应变能Ut与动载传播至巷道围岩的能量W满足如下条件： 式中：σs为巷道围岩的静载荷；σd为巷道围岩的动载荷； 巷道围岩的初始静载荷σ0s与初始动载荷σ0d满足如下条件： 式中：Hn为不同埋深煤岩层的垂直高度；ρn为不同岩层的密度；g为重力加速度；M为垮落岩层的质量；v为岩层的垮落速度；A为冲击作用面积；λ为岩层的拉梅常数；w为冲击载荷的应力波频率； 其中， 式中：c、k、G、u分别为岩层的竖向阻尼系数、竖向弹簧系数、剪切模量、泊松比；r为垮落岩体的等效半径；ρ为垮落岩体的密度； 当巷道围岩中存在水力割缝时，巷道围岩的静载荷σs与巷道围岩的动载荷σd均会发生不同的衰减，且衰减后的值满足如下条件： 式中：r0为割缝的半径；rx为围岩位置与割缝中心的距离；C为应力波衰减系数；x0为割缝与动载源的间距；x为围岩与动载源的间距； Step4，基于Step2的仿真模型以及Step3的水力割缝弱化防冲条件，首先针对仿真模型中的巷道危险区域进行模拟钻孔并模拟水力割缝形成卸压缝槽、阻滞缝槽和远场动载源碎胀缝槽，其中卸压缝槽位于巷道危险区域的巷道顶板内，阻滞缝槽位于巷道危险区域与远场动载源的连线上、且阻滞缝槽的割缝面垂直于动载传播方向，远场动载源碎胀缝槽在竖直方向上与远场动载源处于同一岩层、且远场动载源碎胀缝槽在水平方向上位于远场动载源附近，然后在远场动载源位置模拟顶板破断产生的动载、同时进行后续开采计划的工作面回采数值模拟，获得能够削弱动载并降低静载的优选水力割缝弱化防冲技术参数； Step5，依据Step4获得的优选水力割缝弱化防冲技术参数，在矿井目标工作面巷道内布置钻机，分别向巷道围岩顶板施工钻孔，并利用经钻杆端部的射流喷嘴喷出、沿钻杆径向喷射的高压水射流冲击破碎顶板岩石，通过钻杆的旋转与回退，施工形成卸压缝槽、阻滞缝槽和远场动载源碎胀缝槽，依次类推，完成所有卸压缝槽、阻滞缝槽和远场动载源碎胀缝槽的开设； Step6，根据现场监测目标区域巷道围岩的区域性和实时性监测结果，判断水力割缝前后目标巷道围岩的冲击矿压危险性，对水力割缝的防冲效果进行评估与验证，针对防冲效果未满足Step3水力割缝弱化防冲条件的区域，重复Step4、对Step4中获得的优选水力割缝弱化防冲技术参数进行调整，依据调整优化后的优选水力割缝弱化防冲技术参数再次进行Step5的水力割缝施工作业，直至防冲效果满足Step3水力割缝弱化防冲条件。

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