[發明專利]基于點面原位數據融合的區域水平應力確定方法及裝置

在審

• 申請號: 202211531830.8
• 申請日: 2022-12-01
• 公開（公告）號: CN115857017A
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發明（設計）人: 高家明;潘俊鋒;夏永學;閆耀東;鄔建宏;馬文濤;馬宏源
• 申請（專利權）人: 中煤科工開采研究院有限公司
• 主分類號: G01V1/48
• 分類號: G01V1/48;G01V1/50
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 石茵汀

本申請關于一種基于點面原位數據融合的區域水平應力確定方法及裝置。具體方案為：通過按照預設規則在煤礦工作面的目標區域內確定N個測點和N個測點各自的坐標值；獲取N個測點各自的最大水平主應力值和最小水平主應力值；將測點確定為中心測點，確定中心測點的至少一個相鄰測點；分別確定中心測點的最大水平主應力遷移方向和中心測點的最小水平主應力遷移方向；分別確定任意兩個相鄰的測點之間的最大水平主應力變化率和最小水平主應力變化率；分別確定目標區域的最大水平主應力矢量分布數據和最小水平主應力矢量分布數據。本申請可以確定采煤區域的連續水平應力分布情況。

技術領域

本申請涉及煤礦地下工程區域地應力實測技術領域，尤其涉及一種基于點面原位數據融合的區域水平應力確定方法及裝置。

背景技術

相關技術中，在煤礦地下開采工程中，巷道開挖與工作面采動產生的區域采動應力對巷道穩定性具有重要影響，尤其是水平應力異常集中易導致煤礦沖擊地壓、煤與瓦斯突出等嚴重動力災害。通過原位測試準確掌握采掘區域水平應力分布方向與絕對數值十分關鍵，但目前尚無可靠的區域水平應力絕對數值原位實測技術方法。水壓致裂、應力解除等作為較可靠的局部地應力原位測量方法廣泛應用于生產一線，一般通過選取1～2個局部測點的地應力結果，用于指導整個采區或者工作面的設計和生產工作。然而實際工程中煤巖體物性變異特征突出，同時受到煤層起伏變化及地質構造影響，選擇個別位置進行測量的局部應力測試難以滿足工程需要。地震波CT技術可實現工作面較大范圍區域探測，其原理是通過地震波在煤巖體中的傳播速度變化特性來反映該區域相對垂直應力積聚分布情況，但無法獲得區域水平應力的絕對數值。

發明內容

為此，本申請提供一種基于點面原位數據融合的區域水平應力確定方法及裝置。本申請的技術方案如下：

根據本申請實施例的第一方面，提供一種基于點面原位數據融合的區域水平應力確定方法，所述應力包括最大水平主應力和最小水平主應力，所述方法包括：

按照預設規則在煤礦工作面的目標區域內確定N個測點和所述N個測點各自的坐標值；其中，所述N為大于或者等于9的整數；

獲取所述N個測點各自的最大水平主應力值和最小水平主應力值；

針對每個測點，將所述測點確定為中心測點，確定所述中心測點的至少一個相鄰測點；

基于所述中心測點的坐標值、所述中心測點的最大水平主應力值和所述中心測點的最小水平主應力值，以及每個所述相鄰測點各自的坐標值、每個所述相鄰測點各自的最大水平主應力值和每個所述相鄰測點各自的最小水平主應力值，分別確定所述中心測點的最大水平主應力遷移方向和所述中心測點的最小水平主應力遷移方向；

基于所述N個測點各自的最大水平主應力值和最小水平主應力值，分別確定任意兩個相鄰的測點之間的最大水平主應力變化率和最小水平主應力變化率；

基于每個測點各自的最大水平主應力遷移方向、最小水平主應力遷移方向，以及任意兩個相鄰的測點之間的最大水平主應力變化率和最小水平主應力變化率，分別確定所述目標區域的最大水平主應力矢量分布數據和最小水平主應力矢量分布數據。

根據本申請的一個實施例，所述基于每個測點各自的最大水平主應力遷移方向、最小水平主應力遷移方向，以及任意兩個相鄰的測點之間的最大水平主應力變化率和最小水平主應力變化率，分別確定所述目標區域的最大水平主應力矢量分布數據和最小水平主應力矢量分布數據，包括：

將所述N個測點各自的最大水平主應力遷移方向頭尾連接，得到所述目標區域的最大水平主應力遷移方向；

基于所述目標區域的最大水平主應力遷移方向和所述任意兩個相鄰的測點之間的最大水平主應力變化率，確定所述目標區域的最大水平主應力矢量分布數據；

將所述N個測點各自的最小水平主應力遷移方向頭尾連接，得到所述目標區域的最小水平主應力遷移方向；