(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202111413652.4 (22)申请日 2021.11.25 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 113836752 A (43)申请公布日 2021.12.24 (73)专利权人 华北科技学院 （中国煤矿安全技 术培训中心） 地址 100042 北京市石景山区五里坨南宫 车站北石门路3 68号 专利权人 煤炭科学技术研究院有限公司 　 神木市能源局 (72)发明人 李正胜　李健　李刚强　连登学　 赵杰　易海洋　(74)专利代理 机构 北京五洲洋和知识产权代理 事务所(普通 合伙) 11387 代理人 刘春成　刘素霞 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 30/13(2020.01) E21C 41/18(2006.01) G06F 119/14(2020.01) (56)对比文件 RU 26487 77 C1,2018.0 3.28 CN 10971 1025 A,2019.0 5.03 审查员 李娜 (54)发明名称 一种多煤层房柱式煤柱稳定性评价方法和 系统 (57)摘要 本申请涉及采矿技术领域， 提供了一种多煤 层房柱式煤柱稳定性评价方法和系统。 该方法包 括： 根据所述多煤层的浅埋房柱式采空区的点式 地应力测量数据， 逆向反演得到所述浅埋房柱式 采空区的煤岩体应力场数据； 根据所述浅埋房柱 式采空区的煤岩体应力场数据， 基于预先构建的 所述多煤层的工程地质模型， 得到煤层开挖过程 中在开挖扰动因素作用下所述浅埋房柱式采空 区的煤岩体的能量数据； 根据所述浅埋房柱式采 空区的煤岩体的能量数据， 确定所述浅埋房柱式 采空区的大面积悬顶区域的危险等级， 以对所述 浅埋房柱式采空区进行稳定性评价。 籍此， 通过 应变能的定量描述， 实现对大面积悬顶动力灾害 进行定位、 定量分析。 权利要求书3页 说明书9页 附图3页 CN 113836752 B 2022.03.15 CN 113836752 B 1.一种多煤层房柱式煤柱稳定性评价方法， 其特 征在于， 包括： 步骤S101、 根据所述多煤层的浅埋房柱式采空区的点式地应力测量数据， 逆向反演得 到所述浅埋房柱式采空区的煤岩体 应力场数据； 步骤S102、 根据所述浅埋房柱式采空区的煤岩体应力场数据， 基于预先构建的所述多 煤层的工程地质模型， 得到煤层开挖过程中在开挖扰动因素作用下所述浅埋房柱式采空区 的煤岩体的能量数据； 步骤S103、 根据所述浅埋房柱式采空区的煤岩体的能量数据， 确定所述浅埋房柱式采 空区的大面积悬顶区域的危险等级， 以对所述浅埋房柱式采空区进行 稳定性评价； 其中， 步骤S101包括： 根据预先构建的所述浅埋房柱式采空区的地应力场分布与所述 开挖扰动因素之间的映射关系， 构建所述浅埋房柱式采空区的煤岩体应力场的回归模型； 其中， 基于最小二乘法， 根据所述多煤层的浅埋房柱式采空区的多个测 量点的地应力测量 数据， 和单位力作用下所述工程地质模型中多个所述测量点对应的单位应力模拟值， 确定 所述回归 模型的回归系数； 基于线性回归叠加原理， 根据所述回归模型， 确定所述浅埋房柱式采空区的煤岩体应 力场数据； 在步骤S102中， 所述煤岩体的能量数据包括： 所述煤岩体的弹性应变能； 对应的， 按照 公式： 计算所述煤岩体的弹性应 变能 ； 其中， 通过在所述开挖扰动因素作用下对所述工程地质模型施 加所述煤岩体应力场数据进行模拟得到； 分别表示在所述开挖扰动因素作用下 对所述工程地质模型施加所述煤岩体应力场数据进行模拟时划分的单元体的主应力； 分别表示所述单元体的主应变； ， 表示所述单元体的数量， 为 正整数； 在步骤S102中， 所述煤岩体的能量数据还包括： 所述煤岩体的贮存能量； 对应的， 按照 公式： 计算所述煤岩体的贮存能量 ； 其中， 通过在所述开挖扰动因素作用下对所述工程地质模型施 加所述煤岩体应力场数据进行模拟得到； 表示在所述开挖扰动因素作用下对所述工程地 质模型施加所述煤岩体应力场数据进行模拟时划分的单元体的体积； ， 表 示所述单元体的数量， 为正整数； 分别表示所述单元体的主应力； 分 别表示所述单 元体的主应 变。权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 113836752 B 22.根据权利要求1所述的多煤层房柱式煤柱稳定性评价方法， 其特征在于， 基于最小二 乘法， 根据所述 地应力测量数据和所述单位应力模拟值的残差平方和， 确定所述回归系数。 3.根据权利要求1所述的多煤层房柱式煤柱稳定性评价方法， 其特征在于， 所述煤岩体 应力场数据为所述浅埋房柱式采空区的煤岩体的初始地应力， 对应的， 所述基于线性回归叠加原理， 根据所述回归模型， 确定所述浅埋房柱式采空区的煤岩 体应力场数据包括： 基于线性回归叠加原理， 按照公式： 确定所述浅埋房柱式采空区的地应力分量； 其中, ， 表示所述浅埋 房柱式采空区的测量点的数量； ， 表示所述开挖扰动因素的数量； 表示 第 个所述开挖扰动因素的回归系数； 表示第 个测量点在第 个所述开挖扰动因素下的 单位应力模拟值； ， 表示第 个测量点的第 个所述地应力分量； 根据所述 地应力分量， 反演得到所述浅埋房柱式采空区的煤岩体的初始地应力。 4.根据权利要求1所述的多煤层房柱式煤柱稳定性评价方法， 其特征在于， 所述多煤层 房柱式煤柱稳定性评价方法还 包括： 响应于所述煤岩体的弹性应变能大于预设应变阈值， 确定对应的所述煤岩体区域为大 面积悬顶动力冲击危险区域。 5.根据权利要求1所述的多煤层房柱式煤柱稳定性评价方法， 其特征在于， 在步骤S103 中， 所述根据所述浅埋房柱式采空区的煤岩体的能量数据， 确定所述浅埋房柱式采空区的 大面积悬顶区域进行危险等级， 以对所述浅埋房柱式采空区进行 稳定性评价， 具体为： 根据所述浅埋房柱式采空区的煤岩体的贮存能量， 按照公式： 确定所述浅埋房柱式采空区的大面积悬顶区域的危险等级， 以对所述浅埋房柱式采空 区进行稳定性评价； 其中， 表示所述多煤层开挖时的预设矿震等级。 6.一种多煤层房柱式煤柱稳定性评价系统， 其特 征在于， 包括： 反演单元， 配置为根据所述多煤层的浅埋房柱式采空区的点式地应力测量数据， 逆向 反演得到所述浅埋房柱式采空区的煤岩体 应力场数据； 能量计算单元， 配置为根据所述浅埋房柱式采空区的煤岩体应力场数据， 基于预先构 建的所述多煤层的工程地质模型， 得到煤层开挖过程中在开挖扰动因素作用下所述浅埋房 柱式采空区的煤岩体的能量数据； 评价单元， 配置为根据所述浅埋房柱式采空区的煤岩体的能量数据， 确定所述浅埋房 柱式采空区的大面积悬顶区域的危险等级， 以对所述浅埋房柱式采空区进行 稳定性评价； 其中， 所述煤岩体的能量数据包括： 所述煤岩体的弹性应 变能； 对应的， 按照公式：权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 113836752 B 3