[發明專利]深部煤巖體沖擊地壓自適應原位調控方法和系統

在審

• 申請號: 202110362343.2
• 申請日: 2021-04-02
• 公開（公告）號: CN113092251A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 來興平;張帥;單鵬飛;曹建濤;崔峰;楊彥斌;許慧聰;張旭東;劉伯偉
• 申請（專利權）人: 西安科技大學
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01N33/22;E21F17/00
• 代理公司: 北京五洲洋和知識產權代理事務所(普通合伙) 11387
• 代理人: 劉春成;劉素霞

1.一種深部煤巖體沖擊地壓自適應原位調控方法，其特征在于，包括：

步驟S101：基于室內單軸壓縮試驗，得到預先獲取的深部煤巖體的煤巖樣在不同改性調控措施下的應力應變曲線；其中，改性調控措施至少包括：注水軟化措施、鉆孔卸壓措施和充填加固措施；

步驟S102：根據煤巖樣在不同改性調控措施下的應力應變曲線，構建煤巖樣在不同改性調控措施下的彈性能耗比曲線，以及，得到煤巖樣在不同改性調控措施下的能量轉化效率；

步驟S103：根據煤巖樣在不同改性調控措施下的彈性能耗比曲線，預測不同改性調控措施下煤巖樣的屈服時機，以及，根據煤巖樣在不同改性調控措施下的能量轉化效率，確定煤巖樣在不同改性調控措施下的破壞程度；

步驟S104：根據煤巖樣在不同改性調控措施下的屈服時機和破壞程度，對深部煤巖體的沖擊地壓能量進行調控。

2.根據權利要求1所述的深部煤巖體沖擊地壓自適應原位調控方法，其特征在于，步驟S101包括：

基于室內單軸壓縮試驗，得到煤巖樣在注水軟化措施下不同含水率時的應力應變曲線；

以及，基于室內單軸壓縮試驗，得到煤巖樣在鉆孔卸壓措施下不同孔徑鉆孔時的應力應變曲線；

以及，基于室內單軸壓縮試驗，得到煤巖樣在充填加固措施下固定孔徑先鉆孔后填充不同屬性材料時的應力應變曲線。

3.根據權利要求1所述的深部煤巖體沖擊地壓自適應原位調控方法，其特征在于，在步驟S101中，基于室內單軸壓縮試驗，對煤巖樣以0.2千牛每秒的恒定速率進行穩定加載，得到煤巖樣在不同改性調控措施下的應力應變曲線。

4.根據權利要求1所述的深部煤巖體沖擊地壓自適應原位調控方法，其特征在于，步驟S102包括：

分別基于預先構建的總應變能模型、彈性應變能模型和耗散應變能模型，根據煤巖樣在不同改性調控措施下的應力應變曲線，分別構建煤巖樣在不同改性調控措施下對應的總應變能曲線、彈性應變能曲線和耗散應變能曲線；

基于預先構建的彈性能耗比模型，根據煤巖樣在不同改性調控措施下的總應變能曲線、彈性應變能曲線和耗散應變能曲線，構建煤巖樣在不同改性調控措施下的彈性能耗比曲線；

基于預先構建的能量轉化模型，根據煤巖樣在不同改性調控措施下的總應變能曲線、彈性應變能曲線和耗散應變能曲線，得到煤巖樣在不同改性調控措施下的能量轉化效率。

5.根據權利要求4所述的深部煤巖體沖擊地壓自適應原位調控方法，其特征在于，

總應變能模型為：

其中，U為煤巖樣的總應變能；i為煤巖樣的應力應變曲線中數據點的編號；n為煤巖樣的應力應變曲線中的總數據點數；σ_1i、ε_1i分別為同一改性調控措施下不同狀態時的煤巖樣前i個數據點的主應力值的積分和主應變值的積分；σ_1i+1、ε_1i+1分別為同一改性調控措施下不同狀態時的煤巖樣前i+1個數據點的主應力值的積分和主應變值的積分；

彈性應變能模型為：

其中，U^e為煤巖樣的彈性應變能；σ₁為煤巖樣的主應力值；E₀為煤巖樣的初始彈性模量；

耗散應變能模型為：

U^d＝U-U^e

其中，U^d為煤巖樣的耗散應變能；

彈性能耗比模型為：

其中，K為煤巖樣的彈性能耗比；

能量轉化模型為：

其中，η為煤巖樣的能量轉化效率；E_ZE、E_zD分別表示煤巖樣的應力應變曲線中峰值點對應的總應變能、煤巖樣完全破壞時對應的總應變能；E_HD表示煤巖樣的應力應變曲線中峰值點對應的耗散應變能。