[發明專利]基于能量傳遞守恒的煤礦開采損傷范圍確定方法在審
| 申請號： | 202110078596.7 | 申請日： | 2021-01-20 |
| 公開（公告）號： | CN112903966A | 公開（公告）日： | 2021-06-04 |
| 發明（設計）人： | 張村;賈勝;趙偉;趙毅鑫;李全生;張晨曦 | 申請（專利權）人： | 中國礦業大學（北京） |
| 主分類號： | G01N33/24 | 分類號： | G01N33/24;E21B7/04 |
| 代理公司： | 北京卓嵐智財知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11624 | 代理人： | 李景輝 |
| 地址： | 100083 *** | 國省代碼： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 基于 能量 傳遞 守恒 煤礦 開采 損傷 范圍 確定 方法 | ||
1.一種基于能量傳遞守恒的煤礦開采損傷范圍確定方法，其特征在于，所述基于能量傳遞守恒的煤礦開采損傷范圍確定方法包括以下步驟：
步驟a、針對研究礦井在地面向開采煤層打地面鉆孔，針對覆巖每一層進行取樣及厚度Hi的測量；
步驟b、對每一層巖樣進行實驗室單軸壓縮試驗，測量各巖層彈性模量E、峰值應變εm、塑性應變εu以及殘余彈性應變εe；
步驟c、根據質能方程計算煤層開采釋放的總能量Es，單位為焦耳，具體計算方法為Es＝DLMγC2，D為工作面長度，單位為米，L為工作面推進長度，單位為米，M為工作面采高，單位為米，γ為煤層密度，單位為kg/m3，C為光速，單位為km/s。
步驟d、根據能量守恒原則計算得出傳導過程中損傷至第i層時的剩余能量Eci，剩余能量Eu為損傷塑性耗散能、Ee為損傷區殘余應變能、Er為擾動區彈性應變能；
步驟j、判斷剩余能量Eci與i+1巖層的極限應變能Emi+1之間的大小。
2.如權利要求1所述的基于能量傳遞守恒的煤礦開采損傷范圍確定方法，其特征在于，還包括：
步驟k、當Eci≥Emi+1時，第i+1巖層將發，生損傷，損傷能量繼續往i+2巖層傳遞，回到步驟d繼續計算剩余能量Ec+1，重新判斷與i+2巖層極限應變能Emi+2之間的大小。
3.如權利要求1所述的基于能量傳遞守恒的煤礦開采損傷范圍確定方法，其特征在于，還包括：
步驟j、當EciEmi+1時，i+1巖層不發生損傷，損傷傳遞停止，此時煤層開采造成的損傷范圍至i巖層為止，進而計算出損傷范圍總體積
4.如權利要求1所述的基于能量傳遞守恒的煤礦開采損傷范圍確定方法，其特征在于，步驟d具體包括以下步驟：
步驟d1、首先計算第i層的損傷體積其中H為第i層巖層距開采煤層底板的距離，單位為米，Hi為第i層巖層的厚度，單位為米，θ為傾向損傷角，β為走向損傷角。
步驟d2、計算第i層的開采擾動體積其中θ1為傾向損傷角，β1為走向損傷角；
步驟d3、第i巖層的塑性耗散應變能Ei和εui分別為第i層巖層的彈性模量和塑性應變；
步驟d4、第i巖層的損傷區殘余彈性應變能εsei為第i層巖層損傷區的殘余彈性應變；
步驟d5、第i巖層的擾動區殘余彈性應變能εrei為第i層巖層擾動區的彈性應變；
步驟d6、第i+1巖層的極限應變能εmi+1為第i+1巖層峰值應變，Vmi+1為第i+1層發生損傷后的損傷體積，與Vm計算方法相同。
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