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龙图腾网获悉河南理工大学申请的专利一种隧道硬岩超前预处理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：CN116291528B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-07-15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：202310265848.6，技术领域涉及：E21D9/10；该发明授权一种隧道硬岩超前预处理方法是由刘勇;魏建平;黄飞;李树清;刘笑天;朱英;曹宸旭;张宏图;蔡玉波;李志平设计研发完成，并于2023-03-20向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种隧道硬岩超前预处理方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种隧道硬岩超前预处理方法，通过隧道掘进机进尺速度与岩层类型预估超前处理时间T、超前处理距离L；在距硬岩L处左线右线之间设置导硐通道，在导硐之间布置钻孔，使用定向钻机从导硐开始向岩层中打孔，到达硬岩岩层后按设计孔位钻进。钻孔贯穿硬岩区域后，使用射流造缝装置对岩石进行割缝；割缝完成后采用水力压裂装置对岩石进行压裂，通过钻孔布置、调整水压参数控制裂缝扩展深度D，使钻孔之间裂缝相互贯通，对减小隧道掘进机能耗，提高隧道掘进效率，缩短隧道掘进工期等方面有明显优势。

本发明授权一种隧道硬岩超前预处理方法在权利要求书中公布了：1.一种隧道硬岩超前预处理方法，其特征在于，包括以下步骤： S1.在隧道施工前对需要穿越岩层进行地质勘测，通过超前地质测试分析确定各岩层厚度hi、岩层类型Ci，并根据隧道掘进速度和原岩应力大小确定超前距离L和超前预处理时间T； S2.采用平行施工法，隧道掘进与硬岩预处理同步进行，其中钻孔从导硐开始钻向预处理岩层，使用定向钻机控制钻进方向，根据设计孔位进行钻进，钻头部位均匀布置三个水射流喷嘴、三个磨料水射流喷嘴，同种喷嘴出口之间夹角为120°，钻进时对非硬岩采用低压水射流辅助排渣，钻进到硬岩区时增大水压；所述定向钻机的钻头圆周设有三个倾斜并与钻头中心通道相连通的水射流喷嘴，水射流喷嘴位于钻头前端边缘处，还包括三个与中心通道相连通的磨料水射流喷嘴，磨料水射流喷嘴位于钻头前端中心外部，所述钻头中心通道内设有一个可滑动的钢护筒，钢护筒前端为封闭的，钢护筒圆周设有三个出口，钢护筒长度小于钻头长度且钢护筒前端封口设有一个弹簧，弹簧前端与钻头中心的堵头固定连接，所述磨料水射流喷嘴位于钻头堵头外围； S3.对伸入预处理岩体内的钻孔进行割缝，采用磨料水射流的方式进行，裂缝位置结合隧道横向尺寸和射流影响范围考虑，为保证岩石预裂效果最佳，每隔2.4m设置一条水力割缝，割缝深度为0.5m； S4.割缝完成后对预处理岩体进行水力压裂，水力压裂产生的裂缝按照割缝的方向沿着隧道掘进方向和重力方向延伸至钻孔之间裂缝贯通，结合钻孔布置方式，水力压裂裂缝拓展深度为5m，根据预处理岩层厚度和布孔间距确定具体预裂裂缝长度，其中岩石起裂压力计算公式为：PF=3δh-δH-PS+δτ，式中PF为起裂压力、δh、δH分别为水平最小最大主应力、PS为孔隙压力、δτ为岩石抗拉强度；水力压裂过程中，根据水压变化判断裂缝的产生和压裂过程是否结束； S5.预处理完成后，为尽可能减小预处理过程对非开挖岩体的扰动，将导硐与预处理岩层位置之间的钻孔注浆回填。

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