[发明专利]一种多煤层房柱式煤柱稳定性评价方法和系统

说明书

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。

技术领域

本申请涉及采矿技术领域，特别涉及一种多煤层房柱式煤柱稳定性评价方法和系统。

背景技术

煤柱是工作面回采过程中为保留巷道空间或者控制上覆地层沉降而保留的一块保持自然状态的煤体，是井工开采煤炭资源中一个非常重要的结构。同时，为了合理开采煤炭资源，保护建筑物、水体、铁路等需要，煤柱留设也是一项必不可少的工作。因此，评估留设煤柱稳定性对矿井安全生产至关重要。

目前关于煤柱稳定性分析的方法，由于实际煤层赋存状况下煤柱受力复杂多样、非均匀应力分布、非均值煤岩、弱结构面煤岩（煤岩裂隙）等情况的存在，特别是在煤层回采后煤层上部荷载条件发生改变，以及顶板覆岩垮落引起矿压的变化等，使得对煤柱的稳定性分析不准确，不能全面准确评价煤柱的稳定性状态。

因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。

发明内容

本申请的目的在于提供一种多煤层房柱式煤柱稳定性评价方法和系统，以解决或缓解上述现有技术中存在的问题。

为了实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

本申请提供了一种多煤层房柱式煤柱稳定性评价方法，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。

优选的，在步骤S101中，所述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，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。

优选的，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。

优选的，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。