[發明專利]一種沖擊地壓強度等級的分類方法及裝置

有效

• 申請號: 201811347540.1
• 申請日: 2018-11-13
• 公開（公告）號: CN109918696B
• 公開（公告）日: 2023-05-26
• 發明（設計）人: 郭超;寇杰;李剛;李曉鵬;趙曉飛;司夢飛;龐杰;申建忠;張立新;張大明;劉光偉;韓世勇;楊超
• 申請（專利權）人: 山西潞安環保能源開發股份有限公司常村煤礦;遼寧工程技術大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F18/24
• 代理公司: 濰坊德旭知識產權代理事務所(普通合伙) 37366
• 代理人: 田穎

1.一種沖擊地壓強度等級的分類方法，其特征在于，包括以下步驟：

基于煤體損傷本構模型得到煤體破壞損失能量，確定沖擊地壓第一強度等級分界值；

基于所述煤體破壞損失能量和破碎煤體第一拋出能量，確定沖擊地壓第二強度等級分界值；

基于原巖煤體總能量和設定的面波震級的能量關系，確定沖擊地壓相當于所述設定的面波震級的第三強度等級分界值；

通過相應的能量密度來表達相應的所述煤體破壞損失能量、破碎煤體第一拋出能量和煤體原巖能量；

所述煤體損傷本構模型的公式為：

Y為損傷耗能率；

σ為應力；

E為彈性模量；

D為損傷變量，表示單位體積微裂紋數；

D_E為在位置E完全斷裂破壞時的損傷值；

D_D為在位置D完全斷裂破壞時的損傷值；

U_D為煤巖體損傷消耗能量；

基于所述現代構造應力場所產生的原巖能量和所述設定的面波震級的能量的對應關系，確定沖擊地壓系統尺度半徑；基于所述原巖能量和/或所述面波震級的能量、以及所述沖擊地壓系統尺度半徑，確定相應的能量密度作為第三強度等級分界值。

2.根據權利要求1所述的沖擊地壓強度等級的分類方法，其特征在于，所述煤體損傷本構模型中的損傷變量通過礦井中煤體的應力-應變試驗關系確定。

3.根據權利要求2所述的沖擊地壓強度等級的分類方法，其特征在于，所述破碎煤體第一拋出能量所對應的破碎煤體的拋出速度為8-12m/s。

4.根據權利要求3所述的沖擊地壓強度等級的分類方法，其特征在于，所述原巖煤體總能量考慮現代構造應力場。

5.根據權利要求4所述的沖擊地壓強度等級的分類方法，其特征在于，所述現代構造應力場所產生的原巖能量包括自重應力場下能量和構造應力場下能量。

6.根據權利要求5所述的沖擊地壓強度等級的分類方法，其特征在于，自重應力場下能量W_Z為：

式中：E-彈性模量，GPa；

μ-單元體的泊松比；

γ-上覆巖層的平均容重，KN/m³；

H-單元體所處位置的深度，m；

R-沖擊地壓系統尺度半徑，m；

所述構造應力場下能量W_G為：

式中：k₁-最大主應力應力集中系數；

k₂-中間主應力應力集中系數；

k₃-最小主應力應力集中系數。

7.一種礦井沖擊地壓強度的預測裝置，其特征在于，所述裝置包括：

獲取模塊，用于獲取煤體損傷本構模型、破碎煤體拋出能量、原巖煤體總能量和設定的面波震級的相關參數；

計算模塊，用于：基于所述煤體損傷本構模型得到煤體破壞損失能量確定沖擊地壓第一強度等級分界值，基于所述煤體破壞損失能量和破碎煤體第一拋出能量確定沖擊地壓第二強度等級分界值，基于所述原巖煤體總能量和所述設定的面波震級的能量關系確定沖擊地壓相當于所述設定的面波震級的第三強度等級分界值；

通過相應的能量密度來表達相應的所述煤體破壞損失能量、破碎煤體第一拋出能量和煤體原巖能量；

所述煤體損傷本構模型的公式為：

Y為損傷耗能率；

σ為應力；

E為彈性模量；

D為損傷變量，表示單位體積微裂紋數；

D_E為在位置E完全斷裂破壞時的損傷值；

D_D為在位置D完全斷裂破壞時的損傷值；

U_D為煤巖體損傷消耗能量；

基于所述現代構造應力場所產生的原巖能量和所述設定的面波震級的能量的對應關系，確定沖擊地壓系統尺度半徑；基于所述原巖能量和/或所述面波震級的能量、以及所述沖擊地壓系統尺度半徑，確定相應的能量密度作為第三強度等級分界值。