申请/专利权人：安徽建筑大学

申请日：2023-07-11

公开（公告）日：2024-03-29

公开（公告）号：CN116882012B

主分类号：G06F30/13

分类号：G06F30/13;G06F30/28;G06F111/10;G06F119/14

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.29#授权;2023.10.31#实质审查的生效;2023.10.13#公开

摘要：本发明涉及巷道底鼓技术领域，用于解决现有的对深部软岩巷道底鼓的研究手段较为单一，且容易忽略不同岩性影响巷道帮部及底板围岩受力和变形破坏情况，无法做到对不同岩性巷道底板围岩稳定性的分析与研究，还难以做到对不同条件巷道围岩底鼓特征的研究，导致无法对深部巷道底鼓影响因素及特征的准确分析，无法保证煤矿巷道的稳定运行的问题，具体为深部巷道底鼓影响因素及特征分析方法。本发明，通过精确的实测手段结合数值模拟软件分析深部软岩巷道底鼓影响因素，为不同条件下的巷道支护提供依据。

主权项：1.深部巷道底鼓影响因素及特征分析方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：采集与深部巷道底鼓相关的数据信息，以实际工程条件为基础，建立数值计算模型，并对本构模型的参数进行测定，选取应变软化模型和FLAC3D数值计算软件对深部巷道底鼓因素及特征进行模拟分析；步骤二：采用声学监测分析并结合巷道底鼓声波特征，对深部巷道底板的典型部位进行选定分析，由此明确巷道典型部位的备选部位；步骤三：分析不同岩性巷道底板变形特征，包括不同岩性巷道底板松动破碎范围的分析和不同岩性巷道底板变形特征的分析，由此输出不同岩性底板岩性破碎范围，以及输出不同岩性底板与巷道围岩变形程度之间的关系和输出不同岩性下巷道围岩变形集中部位，并通过显示终端进行显示说明；步骤四：分析不同原岩应力巷道底板变形特征，包括不同原岩应力巷道底板破碎范围的分析、不同原岩应力巷道底板变形特征的分析，由此输出不同原岩应力下巷道底板破碎范围，以及输出不同原岩应力与巷道围岩变形程度之间的关系、巷道埋深与巷道围岩变形趋势之间的关系，并通过显示终端进行显示说明；步骤五：分析不同支护参数巷道围岩变形特征，具体包括：支护反力对巷道围岩变形的分析、锚杆长度对巷道围岩变形的分析和锚杆间排距对巷道底板变形的分析，由此输出巷道顶板及帮部的支护反力与其变形之间的影响关系、锚杆长度与围岩变形之间的影响关系、锚杆间排距与巷道变形之间的影响关系，并通过显示终端进行显示说明；所述对深部巷道底板的典型部位进行选定分析，其具体分析过程如下：在巷道内部依次阵列设置若干个声学传感器或麦克风，使得声学传感器或麦克风覆盖整个巷道，由此完成深部巷道底鼓声音的采集；实时监测影响深部巷道底鼓声音采集的影响信息中的环境噪音值、传播遮挡值和开采工艺值，并将三项数据进行综合分析，由此得到声音采集的影响因子；将影响因子与存储在云数据库中的音频过滤表进行对照匹配分析，由此匹配相应的滤波器，将匹配到的滤波器应用到对应的音频信号上，由此完成声音采集影响的消除，并得到最终的音频信号；从最终的音频信号中提取若干个特征信号，并将各特征信号与存储在云数据库中的底鼓特征信号相匹配，若提取的特征信号与云数据库中的底鼓特征信号匹配成功，则将该特征信号标定为目标底鼓音频信号，并追踪该目标底鼓音频信号在深部巷道中的位置，并记录位置点，并将其作为巷道典型部位的备选部位；所述不同岩性巷道底板松动破碎范围的分析，其具体分析过程如下：调取煤矿巷道锚杆或索的基础参数及力学性能参数，调取各类型岩性的力学性能参数，并设置原岩应力P，将各项数据代入应变软化模型中进行分析；选取同一类型岩性的底板中部和帮部拱基线进行分析，具体的：将巷道帮部拱基线部位记作aA，选取巷道典型部位底板中间部位并记作cC，选取帮部距拱基线0.1m部位并记作bB，并在完成底板和帮部的部位选取后，将原岩应力P、各类型岩性的力学性能参数、煤矿巷道锚杆或索的基础参数及力学性能参数导入FLAC3D数值计算软件中，由此得到不同岩性巷道围岩粘聚力分布云图及不同岩性巷道典型部位围岩粘聚力变化曲线图，并将其进行综合分析，由此明确各类型岩性的粘聚力的分布情况，并将其与计算结果相结合，由此得到同一类型岩性的底板中部破碎范围和帮部拱基线破碎范围，以及明确同一类型岩性巷道帮部拱基线围岩破碎范围与其底板中部破碎范围之间的关系；而围岩粘聚力变化曲线图用于展示各类型岩性随着距离巷道底板表面距离或距离巷道帮部表面距离的变化与其粘聚力之间的关系；选取不同类型岩性的底板不同部位进行分析，具体的：取巷道底板的cC底板中部、dD距底板中部0.8m、eE距底板中部1.6m和fF距底板中部2.4m，并在完成选取后，将各类数据导入FLAC3D数值计算软件中，由此得到巷道底板不同部位围岩粘聚力曲线变化图，并将其与计算结果相结合，由此得到不同岩性底板不同部位的岩性破碎范围；所述不同岩性巷道底板变形特征的分析，其具体分析过程如下：取不同岩性下帮部bB和底板cC位置，并监测对应类型岩性的对应位置下的位移量，由此明确不同岩性底板和帮部的位移量与其变形程度状态，并输出不同岩性底板与巷道围岩变形程度之间的关系；取巷道底板cC、aD、eE和fF位置，再以底板中点为对称轴取点，构建不同岩性下底板不同部位位移变化曲线图及同岩性下底板不同部位位移梯度变化曲线图，由此明确不同岩性下底板表面不同部位的位移及位移梯度特点，并输出不同岩性下巷道围岩变形集中部位；所述不同原岩应力巷道底板破碎范围的分析，其具体分析过程如下：改变原岩应力P，并梯度设置4种原岩应力；依次分析4种原岩应力下的各类型岩性的巷道底板破碎状态，具体的为：以对应类型岩性条件下巷道围岩粘聚力分布云图为依据，取对应类型岩性的底板cC和帮部bB典型位置，由此对对应类型岩性的巷道底板cC和帮部bB典型位置的粘聚力进行分析，计算得出的对应类型岩性的不同原岩应力巷道粘聚力变化曲线图，并由此监测对应类型岩性的对应位置的残余强度；以监测到的残余强度的范围为松动破碎范围，由此输出不同原岩应力下巷道底板破碎范围，以及输出巷道埋深与围岩松动破碎范围之间的关系；所述不同原岩应力巷道底板变形特征的分析，其具体分析过程如下：梯度选取5种原岩应力，并选取对应类型岩性的底板cC和帮部bB典型位置，并监测不同原岩应力下的对应类型岩性的位移量，并由此构建对应类型岩性的不同原岩应力位移变化曲线图，并输出不同原岩应力与巷道围岩变形程度之间的关系；以求得的对应类型岩性下底板、帮部围岩位移量和位移梯度为依据，并将其作比分析，由此得到各类型岩性下的底板、帮部表面的位移与位移梯度的比率，由此计算出各类型岩性下各比率变化曲线，并输出底板围岩位移量、位移梯度与帮部围岩位移量、位移梯度之间的关系，并明确在不同围岩岩性条件下，巷道埋深与巷道围岩变形趋势之间的关系；选取不同类型岩性的距巷道底板及帮部表面0.5m、1m和1.5m位置围岩位移，并比较底板与帮部围岩位移量和位移梯度，计算出在各类型岩性条件下各比率变化曲线，由此输出不同岩性的不同位置巷道深埋与巷道围岩变形趋势之间的关系；所述分析不同支护参数巷道围岩变形特征，其具体分析过程如下：支护反力对巷道围岩变形的分析：设置原岩应力P并选择巷道底板cC方向及帮部bB方向位置，将监测到的围岩中残余强度分布范围作为松动破碎范围，并利用FLAC3D数值计算软件，由此得到不同岩性有无支护巷道围岩粘聚力分布云图、不同岩性有无支护巷道围岩粘聚力变化曲线图，及不同岩性有无支护巷道围岩位移变化曲线图，并输出各类型岩性巷道顶板及帮部的支护与顶板及帮部围岩松动破碎之间的影响关系，及在巷道顶板及帮部支护下，输出各类型岩性巷道顶板及帮部的支护反力与其变形之间的影响关系；锚杆长度对巷道围岩变形的分析：改变锚杆长度P，并梯度设置4种锚杆长度，并选择巷道底板cC方向及帮部bB方向位置，利用FLAC3D数值计算软件，由此得到不同锚杆长度不同岩性粘聚力分布云图、不同锚杆长度不同岩性底板粘聚力变化曲线图、不同锚杆长度不同岩性帮部粘聚力变化曲线图，及得到不同锚杆长度不同岩性底板位移变化曲线图、不同锚杆长度不同岩性帮部位移变化曲线图、不同锚杆长度底板表面位移与帮部表面位移比率图，并由此输出各类型岩性巷道锚杆长度与围岩松动破碎之间的影响关系，及输出各类型岩性巷道锚杆长度与围岩变形之间的影响关系；锚杆间排距对巷道底板变形的分析：改变锚杆间排距，并选择巷道底板cC方向及帮部bB方向位置，利用FLAC3D数值计算软件，由此得到不同锚杆间距不同岩性粘聚力分布云图、不同锚杆间距不同岩性底板粘聚力变化曲线图、不同锚杆间距不同岩性帮部粘聚力变化曲线图，及不同锚杆间距不同岩性底板位移变化曲线图、不同锚杆间距不同岩性帮部位移变化曲线图，并由此输出锚杆间排距与巷道变形之间的影响关系。

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