[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

本申請公開了一種沖擊地壓強度等級的分類方法及裝置，分類方法包括以下步驟：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。

技術領域

本公開一般涉及地質災害防治技術領域，尤其涉及一種沖擊?地壓強度等級的分類方法及裝置。

背景技術

隨著煤礦開采深度和開采強度的越來越大，礦井動力災害發?生的頻次也隨之增多，對于沖擊地壓礦井，沖擊地壓動力災害是?煤礦安全生產的重中之重。沖擊地壓是在煤巖體能量達到或超過?沖擊地壓臨界能量時，煤巖體聚積的彈性能突然釋放，將煤巖體?拋出，伴隨著強烈聲響，對井下設備、井下工程空間造成破壞，?甚至對井下工作人員造成傷亡。此外，沖擊地壓發生還會對其他?礦井災害產生影響。由于沖擊地壓發生機理復雜，又受地質條件?和開采條件影響較大，因而對沖擊地壓研究是保證煤礦安全生產?的重要課題之一。

目前國內外學術界關于沖擊地壓發生機理研究主要有剛度理?論、強度理論、沖擊傾向理論，隨著對沖擊地壓發生機理研究更?加深入，又進一步提出了三準則理論、剪切滑移理論、“三因素”?理論和變形失穩理論等，對煤礦沖擊地壓防治和保障安全生產起?到了舉足輕重的作用。(1)剛度理論：壓力試驗機出現以后，?Petukhov和Cook及Digest最先發現沖擊地壓可以用巖石試件在?剛度較小的柔性試驗機上的動態破壞來描述，進而提出了沖擊地?壓剛度理論。Cook在提出能量理論之后，又認識到沖擊地壓是由?于結構失穩造成的。又利用大理巖進一步進行實驗。Salaman、?Brady和Petukhov等也對多個礦柱的沖擊地壓問題進行大量的研?究。(2)強度理論：強度理論觀點為當煤巖體承受的載荷到達其?強度極限時，煤巖體就會開始破壞。夾持煤體經典理論是由布霍?依諾提出的。若煤體-圍巖交界面處以及煤體本身達到極限平衡條?件，就達到了沖擊地壓發生的強度條件。但沖擊地壓還和煤巖體?突然破壞有關，有時煤巖破壞并不意味著沖擊地壓一定發生。(3)?沖擊傾向理論：沖擊傾向理論指出：若煤巖體的沖擊傾向度?K_E≥K_EC時，則煤巖體就可能發生沖擊破壞。(4)三準則理論：李?玉生指出強度準則是煤體破壞準則，而能量準則和沖擊傾向準則?是突然破壞準則，提出了沖擊地壓發生機理可由強度準則、能量?準則及沖擊傾向性準則來描述，當三個準則全部滿足時，將發生?沖擊地壓。(5)“三因素”理論：齊慶新等認為沖擊地壓發生受三個因素影響，煤巖體內在因素、開采工程活動力源因素和結構?因素。據此提出了沖擊地壓發生“三因素”理論。(6)變形失穩?理論：章夢濤認為沖擊地壓是煤巖體在進入了峰值強度后出現的?應變軟化現象，基于有限元法，建立了數學模型，對沖擊地壓進?行定量研究。

綜上所述，對于沖擊地壓機理研究國內外學者都從不同的角?度進行分析論證，針對不同的地質動力條件也給出了系統的描述，?取得了很多寶貴的成果與經驗。

目前，關于煤巖體沖擊破壞的能量理論分析研究較多，但這?些能量理論大多數都是從同一出發點進行研究的，即：煤巖體沖?擊破壞過程時所釋放的能量與其破壞所消耗的各種能量之間的大?小關系，煤巖體破壞后剩余的能量為沖擊地壓發生提供了能量。?然而，由于沖擊地壓機理復雜，對沖擊地壓發生影響因素多，現?有技術中，無法全面揭示沖擊地壓發生規律和機理，更沒有一種?科學的方法來對發生的沖擊地壓強度等級進行分類。

發明內容

鑒于現有技術中的上述缺陷或不足，期望提供一種科學的沖?擊地壓強度等級的分類方案。

第一方面，本申請實施例提供了一種沖擊地壓強度等級的分?類方法，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；