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龙图腾网获悉东北大学申请的专利基于能量准则的矩形巷道冲击地压临界条件计算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：CN118821274B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-13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：202410814553.4，技术领域涉及：G06F30/13；该发明授权基于能量准则的矩形巷道冲击地压临界条件计算方法是由任何;罗浩设计研发完成，并于2024-06-21向国家知识产权局提交的专利申请。

本基于能量准则的矩形巷道冲击地压临界条件计算方法在说明书摘要公布了：基于能量准则的矩形巷道冲击地压临界条件计算方法，包括以下步骤：1将煤岩体应力应变关系简化为双线性本构关系，建立矩形巷道冲击地压发生力学模型；2根据采空区、塑性软化区和弹性承载区边界顶板的挠度、应力的连续性，对冲击地压发生力学模型基本方程的参数进行求解；3根据稳定性能量准则，求解临界塑性区长度和临界荷载；4根据临界塑性区长度推导出临界状态下弹性区积聚的变形能，进而预测震级；5根据临界状态下的临界荷载鉴定矿井开采深度引发的风险。本发明提供的计算方法更结合工程实际，求解结果误差更小，可求解得到巷道的冲击地压临界荷载以及临界塑性区长度、临界弹性变形能、临界开采深度以及安全系数。

本发明授权基于能量准则的矩形巷道冲击地压临界条件计算方法在权利要求书中公布了：1.基于能量准则的矩形巷道冲击地压临界条件计算方法，其特征在于：包括以下步骤： 1将煤岩体应力应变关系简化为双线性本构关系，建立矩形巷道冲击地压发生力学模型； 2根据采空区、塑性软化区和弹性承载区边界顶板的挠度、应力的连续性，对冲击地压发生力学模型基本方程的参数进行求解； 3根据稳定性能量准则，求解临界塑性区长度和临界荷载； 4根据临界塑性区长度推导出临界状态下弹性区积聚的变形能，进而预测震级； 5根据临界状态下的临界荷载鉴定矿井开采深度引发的风险； 步骤1具体过程为： 煤层临近巷道区域为塑性软化区，控制方程为： 1 2 3 煤层深部为弹性承载区，控制方程为： 4 5 6 式1-6中，h为煤层厚度，H为顶板厚度，K为顶板等效剪切模量，p为煤层对顶板岩层的支承力，q为上覆荷载；；；w为顶板挠度，为软化模量，为x、z方向的应力，f为塑性区的层间摩擦系数，为煤体的单轴抗压强度，E为弹性模量，v为泊松比； 简化得到模型的基本公式，塑性软化区基本公式有： 7 8 9 10 式中，，；； 弹性承载区基本公式有： 11 12 13 14 式中，，；，，，均为中间参量，无实际意义；为z方向的弹性应变，是内摩擦角，为z方向的塑性应变； 步骤2具体过程为： 在处，有； 在x=a处，有，； 在x=l处，有，，； a为12巷道宽度，l为塑性软化区及弹性承载区边界，P为支护阻力，we为弹性承载区顶板挠度；wo为巷道区顶板挠度，wp为塑性软化区顶板挠度； 求解得到： 15 16 17 18 式15-18中， , , , , , , , ； 式中，，，，，，-均为中间参量，无实际意义； 步骤3具体过程为： 设煤岩变形系统在面力S和体力F的作用下，产生的位移为u，应力为σ，应变为ε，塑性软化区大小为Vs，其余的弹性区大小为Ve；设在某一平衡状态下，给煤岩体施加一个微小的虚位移Δu，产生虚应力Δσ，虚应变Δε，Γ为面力S的作用面积，若外力所做的虚功大于应变内能的增加，则煤岩变形系统是非稳定的，即冲击地压发生条件为： 19 简化得到矩形巷道冲击地压发生临界条件： 20 式中， ， ， ； 对公式20求解，即可得到矩形巷道冲击地压发生的临界塑性区长度lcrlcr=l-a；当煤层塑性区长度达到lcr，冲击地压发生； 根据弹性承载区、塑性软化区交界处的竖向荷载连续条件，有，则有： 21 转换得到上覆荷载q与塑性区长度l的关系式： 22 式中， ， ； 将l=lcr代入式22得到冲击地压发生的临界荷载qcr；当上覆荷载达到临界荷载qcr时，冲击地压发生； 步骤4具体推导过程位： 巷道开挖后煤层弹性区的变形分为开挖前原始应力引发的变形以及开挖引起的变形： 23 式中，为开挖前原始应力引发的应变，开挖引起的应变； 将煤层处的变形近似为开挖前原始应力引发的煤体变形，则有： 24 25 则巷道开挖引发的煤体应变为： 26 27 则巷道开挖引发的煤层弹性区应变能为： 28 转化得到： 29 将l=lcr代入式29得到冲击地压发生临界状态下弹性区积聚的变形能Wcr； 步骤5具体过程为： 现场监测表明，每个矿井都存在其发生冲击地压的临界开采深度；不考虑构造作用，假设煤层上覆岩层容重为γ，则在临界状态下，有临界荷载qcr与临界开采深度Hcr的关系式： 30 式30中，g是重力加速度；另外，将巷道发生冲击地压的临界荷载qcr与实际上覆荷载q之比定义为应力安全系数S，对矿井安全性进行评价： 31 应力安全系数越小，巷道安全程度越低，发生冲击地压的概率增加；相反，巷道临界应力越大，安全系数越大，意味着巷道越不容易发生冲击地压。

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