申请/专利权人：中国矿业大学(北京)

申请日：2023-07-21

公开（公告）日：2024-03-08

公开（公告）号：CN117074171B

主分类号：G01N3/08

分类号：G01N3/08;G01N3/06;G01N33/22;G01N33/24;G01L5/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.08#授权;2023.12.05#实质审查的生效;2023.11.17#公开

摘要：本发明公开了一种深部煤岩应力场耦合诱发煤岩失稳预警方法，其方法包括：S1、在巷道围岩壁上布设有初始应力测量点A并得到初始主应力数据；S2、确定煤层研究预警区，采集煤层研究预警区的煤层试样进行各向异性角度的单轴加载试验，得到单轴抗压强度数据库；S3、采集若干个与煤层研究预警区相同的煤层试样进行三轴条件下的力学加载并得到实验应力数据库；S3、在煤层研究预警区附近的巷道围岩壁上设置推进应力测量点并采集主应力数据，构建数据相似性挖掘模型进行相似度比对分析并按照相似度由高至低输出实验应力数据。本发明实现了基于深部煤岩力学各向异性与应力场耦合诱发煤岩的失稳预警，保障了深部煤炭开采安全。

主权项：1.一种深部煤岩应力场耦合诱发煤岩失稳预警方法，其特征在于：深部煤岩区域包括有待回采煤区（3）和围绕待回采煤区（3）的巷道围岩，巷道围岩与待回采煤区（3）之间设有采煤巷道（1），待回采煤区（3）具有按照采煤推进方向进行采煤工作推进的采煤工作推进面（5），采煤巷道（1）一侧侧壁为待回采煤区（3）的外侧壁，采煤巷道（1）另一侧侧壁为巷道围岩的巷道围岩壁（4），其方法包括：S1、在距采煤工作推进面（5）的距离L0位置处的巷道围岩壁（4）上布设有初始应力测量点A（6），测量初始应力测量点A（6）处巷道围岩的初始主应力数据，初始主应力数据包括最大主应力数据、中间主应力数据和最小主应力数据，从初始主应力数据筛选得到应力最大值和应力最小值；S2、确定煤层研究预警区，采集煤层研究预警区的煤层试样（9）进行各向异性角度的单轴加载试验，得到煤层试样（9）的单轴抗压强度数据库，单轴抗压强度数据库按照单轴异性角度、单轴抗压强度对应关联存储；然后按照如下方法划定应力梯度：当应力最大值大于单轴抗压强度数据库中最大的单轴抗压强度时，应力梯度的最大值取最大的单轴抗压强度；当应力最大值小于或等于单轴抗压强度数据库中最大的单轴抗压强度时，应力梯度的最大值取应力最大值；应力梯度的最小值取应力最小值，得到应力梯度的范围值，设定应力梯度等级数为2n，n为正整数，将应力梯度的范围值划分2n个等级，将其中等级1～n设置为第一应力梯度范围，将等级（n+1）～2n设置为第二应力梯度范围；S3、采集若干个与步骤S2煤层研究预警区相同的煤层试样（9），按照如下方法对煤层试样（9）进行三轴条件下的力学加载：设定煤层试样（9）的应力加载参数，应力加载参数包括最小主应力加载角度、中间主应力加载角度、最大主应力加载角度；按照最小主应力加载角度以第一应力梯度范围作为煤层试样（9）的最小主应力加载范围依次递增加载，同时按照中间主应力加载角度以第二应力梯度范围作为煤层试样（9）的中间主应力加载范围依次递增加载，同时按照应力梯度范围作为煤层试样（9）的最大主应力按照最大主应力加载角度依次递增加载，应力梯度范围包括第一应力梯度范围和第二应力梯度范围，记录煤层试样（9）最开始破坏的实验应力数据，实验应力数据包括最大主应力加载数据、中间主应力加载数据和最小主应力加载数据；若应力梯度范围的等级2n作为煤层试样（9）的最大主应力加载时，煤层试样（9）仍未破坏，则从等级2n的最大主应力依次递增作为煤层试样（9）的最大主应力加载，并直到煤层试样（9）破坏为止，记录煤层试样（9）最开始破坏的实验应力数据，实验应力数据包括最大主应力加载数据、中间主应力加载数据和最小主应力加载数据；最大主应力加载数据包括破坏时的最大主应力、最大主应力加载角度，最小主应力加载数据包括破坏时的最小主应力、最小主应力加载角度，中间主应力加载数据包括破坏时的中间主应力、中间主应力加载角度；设定不同的应力加载参数，按照上述方法得到不同应力加载参数所对应的实验应力数据，由此得到实验应力数据库，实验应力数据库按照应力加载参数、实验应力数据关联存储；S4、在煤层研究预警区附近的巷道围岩壁（4）上设置推进应力测量点（8），采集推进应力测量点（8）测量处的主应力数据，主应力数据包括最大主应力数据、中间主应力数据和最小主应力数据，其中最大主应力数据包括最大主应力及方向，中间主应力数据包括中间主应力及方向，最小主应力数据包括最小主应力及方向；构建包含实验应力数据库的数据相似性挖掘模型，将主应力数据输入数据相似性挖掘模型中进行相似度比对分析，并按照相似度由高至低输出实验应力数据及相似度大小；设定相似度预警阈值，当数据相似性挖掘模型判断得出主应力数据与实验应力数据的相似度大于相似度预警阈值，则发出预警信息。

全文数据：

权利要求：

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