(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111337335.9 (22)申请日 2021.11.12 (71)申请人 中国矿业大 学 地址 221116 江苏省徐州市铜山区大 学路1 号中国矿业大 学 (72)发明人 蔡武　陆强　巩思园　曹安业　 朱旭明　马祥　窦林名　 (74)专利代理 机构 苏州智品专利代理事务所 (普通合伙) 32345 代理人 李妹明 (51)Int.Cl. G06Q 10/06(2012.01) G06F 30/20(2020.01) G06K 9/62(2022.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种基于理论与数据驱动融合的冲击地压 风险评估方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于理论与数据驱动融 合的冲击地压风险评估方法， 包括如下步骤： 将 评估区域进行网格划分， 利用Weibull分布函数 对各网格节点赋值， 确定初始应力集中系数； 获 得理论驱动模型下各网格节点的应力集中系数 值； 引入震动波CT探测数据， 获得融合震动波CT 探测表征应力模型的评估区域应力集中系数分 布； 引入微震数据， 获得评估区域的应力集中系 数的空间分布信息， 利用分布信息得到评估区域 的相对应力集中系数分布图。 本发 明的有益效果 是： 计算过程所涉及矿井大范围地质构造条件、 采掘活动、 实时监测的微震数据以及震动波CT反 演数据， 时效性高， 可大范围近似实时反演煤层 采掘过程中的采动应力集中系数分布， 同时可实 现日常监测预警。 权利要求书3页 说明书7页 附图10页 CN 114219211 A 2022.03.22 CN 114219211 A 1.一种基于理论与数据驱动融合的冲击地压风险评估方法， 其特征在于： 包括如下步 骤： 1)确定初始应力集中系数， 将评估区域按照一定 间距进行网格划分， 利用Weibull分布 函数对各网格节点赋值， 默认为完全均质状态(m＝0)， 数值 为1； 2)评估采场地质构造、 巷道布置、 工作面回采时， 采用不同理论驱动模型进行叠加计 算， 获得理论驱动模型 下各网格节点的应力集中系数； 3)引入震动波CT探测数据， 采用震动波CT探测表征应力模型修正各网格节点的应力集 中系数； 4)引入微震数据， 采用微震损伤重构应力模型进一步修正各网格节点的应力集中系 数， 最后根据应力集中系数值的大小评估冲击地压风险程度。 2.根据权利要求1所述的一种基于理论与数据驱动融合的冲击地压风险评估方法， 其 特征在于： 所述理论驱动模 型包括离散点应力集中模型、 离散点应力损伤模型、 区域应力集 中模型、 区域应力损伤模型、 线性应力集中模型和线性应力损伤模型， 所述理论驱动模型的 模型参数为@n,m,F,d,S， 其中@n为计算模型的标识符， 分别为@0、 @1、 @2、 @3、 @4、 @5， 分别对 应离散点应力集中模型、 离散点应力损伤模型、 区域应力集中模型、 区域应力损伤模型、 线 性应力集中模 型和线性应力损伤模 型， m、 F为Weibull分布 函数的非均质参数和形状参数， d 为因素扰动影响距离与范围， S为离 散点间距。 3.根据权利要求2所述的一种基于理论与数据驱动融合的冲击地压风险评估方法， 其 特征在于： 所述离散点应力集中模型、 区域应力集中模型和线性应力集中模型 的计算采用 概率密度衰减模型， 所述离散点应力损伤模型、 区域应力损伤模型和线性应力损伤模型 的 计算综合采用概 率密度衰减 模型和损伤力学模型。 4.根据权利要求1所述的一种基于理论与数据驱动融合的冲击地压风险评估方法， 其 特征在于： 所述微震损伤重构应力模型和震动波CT探测表征应力模型为数据驱动模型， 所 述微震损伤重构应力模型通过引入微震监测数据并选择理论驱动模型中的离散点应力损 伤模型进行计算， 所述震动波CT探测表征应力模 型通过引入CT反演数据并选择理论 驱动模 型中的离 散点应力集中模型进行计算。 5.根据权利要求3所述的一种基于理论与数据驱动融合的冲击地压风险评估方法， 其 特征在于： 所述 概率密度衰减 模型采用了正态概 率分布函数： 式中， Sg(i)表示为网格节点i的概率密度值； s表示影响范围； dj表示第j个微震事件或 离散点距第i个网格节点的距离； gj表示赋值参量， 当采用微震损伤采动应力模型计算时， 其中Ej表示第j个微震事件能量； 当采用震动 波CT探测表征应力模型计算时， gj ＝Fj， 其中Fj表示第j个离散点位置对应的震动波CT探测结果数值； 当采用理论驱动模型计 算时， gj＝Hj， 其中Hj表示第j个离 散点位置的理论赋值。 6.根据权利要求3所述的一种基于理论与数据驱动融合的冲击地压风险评估方法， 其 特征在于： 所述损伤力学模型的计算公式为： σi＝Sg(i)·(1‑Di)，权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114219211 A 2式中， σi为第i个网格节点对应的当量应力值； Di为第i个网格节点的损伤参量值； Sg表 示评估区域平均概率密度值； max{Sg(i)}表示Sg(i)的最大值； Dc为完全损 伤状态下对应的 损伤参量值。 7.根据权利要求5所述的一种基于理论与数据驱动融合的冲击地压风险评估方法， 其 特征在于： 所述理论驱动模型中离散点Hj的理论赋值采用Weibull分布函数对各离散点随 机赋值； 其中， 对于离散点模型， 包括离散点应力损伤模型和离散点应力集中模型， 采用直 接赋值方式进 行； 对于线性模型， 包括线性应力损伤模型和线性应力集中模型， 需先按照一 定间距将指定的线段等间距离散点化， 然后按照离散点模型进 行赋值； 对于区域模型， 包括 区域应力损伤模型和区域应力集中模型， 需先按照一定间距将指 定的多边形区域等间距网 格化， 然后按照离 散点模型对各网格节点进行 赋值。 8.根据权利要求1所述的一种基于理论与数据驱动融合的冲击地压风险评估方法， 其 特征在于： 所述各模型的最终应力集中系数采用如下公式计算： 当采用应力损伤模型计算时， 包括离散点应力损伤模型、 区域应力损伤模型和线性应 力损伤模型： 式中， σi为第i个网格节点对应的应力值； σmax为网格节点对应的最大应力值； F表示选 择 模型中的采动应力系数参数值； Fi表示第i个网格节点对应的应力集中系数值； 其中当Fi<1 且 时， Fi取1； 当采用应力集中模型计算时， 包括离散点应力集中模型、 区域应力集中模型和线性应 力集中模型： 式中， σi为第i个网格节点对应的应力值； σmax为网格节点对应的最大应力值； F表示选 择 模型中的采动应力系数参数值； Fi表示第i个网格节点对应的应力集中系数值。 9.根据权利要求1所述的一种基于理论与数据驱动融合的冲击地压风险评估方法， 其 特征在于： 所述理论驱动模型融合时采用叠加模式进行计算， 其计算公式为： Fi+＝Fiq×Fi‑， 数据驱动模型融合时采用修 正模式进行计算， 其计算公式为： 式中， Fi+表示融合更新后第i个网格节点对应的应力集中系数值； Fiq表示当前模型计算 结果下的第i个网格节点对 应的应力集中系数值； Fi‑表示上一步模型计 算结果下的第i个网 格节点对应的应力集中系数值。 10.根据权利要求1所述的一种基于理论与 数据驱动融合的冲击地压风险评估方法， 其权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114219211 A 3