[發明專利]一種基于覆巖演化特征的煤礦動載顯現數值模擬方法

在審

• 申請號: 201810461961.0
• 申請日: 2018-05-15
• 公開（公告）號: CN108664743A
• 公開（公告）日: 2018-10-16
• 發明（設計）人: 朱廣安
• 申請（專利權）人: 西安科技大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

1.一種基于覆巖演化特征的煤礦動載顯現數值模擬方法，其特征是，包括以下步驟：

步驟S1，收集待開采的工作面的相關地質信息；

步驟S2，根據收集到的相關地質信息建立三維計算模型，進行靜力平衡計算；

步驟S3，根據計算過程中頂板單元體能量的變化判斷頂板單元是否發生破壞，若發生破壞則計算頂板破壞釋放的能量；

步驟S4，根據計算過程中斷層面的剪切位移量和剪應力降變化判斷斷層面是否發生“滑移”；若斷層面開始“滑移”則計算斷層滑移震源參數；

步驟S5，重復執行上述過程，實現煤礦動載顯現規律，直至工作面開采結束。

2.根據權利要求1所述的一種基于覆巖演化特征的煤礦動載顯現數值模擬方法，其特征是，步驟S3中，在數值模擬計算過程中，當發現某一段時間步內的彈性應變能出現下降，則判斷單元體發生剪切或者拉伸破壞。

3.根據權利要求1所述的一種基于覆巖演化特征的煤礦動載顯現數值模擬方法，其特征是，單個單元體中儲存的彈性應變能W表達式如下：

其中，E為彈性模量；σ₁、σ₂、σ₃分別為最大、中間、最小主應力；υ為泊松比；V為單元體的體積；

當頂板單元體發生剪切或者拉伸破壞，相應釋放的能量W’為W’＝W₀-W_t，W₀為單元體初始狀態下儲存的彈性應變能，W_t為開挖后當前損傷狀態下單元體存儲的彈性應變能。

4.根據權利要求1所述的一種基于覆巖演化特征的煤礦動載顯現數值模擬方法，其特征是，震源參數包括地震矩、能量和滑移速率。

5.根據權利要求4所述的一種基于覆巖演化特征的煤礦動載顯現數值模擬方法，其特征是，地震矩的計算主要采用下式：

M₀＝μ×D×S (2)

其中，M₀為地震矩；μ為斷層面剪切模量，一般為2×10⁹Pa；D為斷層平均剪切位移量；S為斷層滑移區域的面積。

6.根據權利要求4所述的一種基于覆巖演化特征的煤礦動載顯現數值模擬方法，其特征是，能量計算主要采用下式：

E_s＝0.5Δσ×D×S (3)

其中，E_s為斷層滑移所釋放的能量；Δσ為斷層面平均剪應力降，D為斷層平均剪切位移量；S為斷層滑移區域的面積；

Δσ為斷層面滑移誘發礦震前后平均應力降，一般可通過下式求得：

其中，A為斷層滑移區域的面積；σ(t₂)為斷層面滑移后剪應力；σ(t₁)為斷層面滑移前剪應力。