矿井突水漫延估算方法和计算设备技术

本发明专利技术提供一种矿井突水漫延估算方法和计算设备。所述方法包括：获取突水点；根据突水点和巷道结构，确定突水漫延路线；其中，所述巷道结构包括多个节点以及连接在所述多个节点之间的多个巷道弧段，所述多个节点包括所述突水点，所述突水漫延路线指示所述多个巷道弧段中的水流流动方向。所述方法能够实现准确有效地对突水漫延路线和/或突水漫延范围进行计算和仿真，并且对算法复杂度相对较低，计算资源消耗较少，处理速度较快。

Estimation method and calculating equipment of mine water inrush spread

【技术实现步骤摘要】
矿井突水漫延估算方法和计算设备
本申请涉及矿井突水灾害防治领域，具体涉及一种矿井突水漫延估算方法和计算设备。
技术介绍
矿井突水事故已经成为继瓦斯事故之后在死亡人数上和发生次数上的第二大地质灾害杀手。一旦发生大型突水事故，轻者淹没井巷和损坏井下机械设备，重者造成人员伤亡或迫使停产，造成巨大的经济损失。因此，对于井下突水的控制和预防已成为防止井下水灾的一个重要课题。煤矿水灾通常具有突发性和迅猛性等特点，因此，矿井一旦发生突水，如不能及时掌握突水淹没情况，迅速启动紧急抽排水系统，及时实施救援指挥，其可控性难度将不断升级，影响矿井应急响应效率。同时，危及矿工生命安全，破坏井下设备和开采煤层，甚至引起巷道坍塌等次生灾害，对于矿井开采环境带来毁灭性，甚至不可恢复性破坏。
技术实现思路
为了至少解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种矿井突水漫延估算方法和计算设备。本专利技术的一方面在于提供一种矿井突水漫延估算方法，所述方法包括：获取突水点；根据突水点和巷道结构，确定突水漫延路线；其中，所述巷道结构包括多个节点以及连接在所述多个节点之间的多个巷道弧段，所述多个节点包括所述突水点，所述突水漫延路线指示所述多个巷道弧段中的水流流动方向。确定突水漫延路线的步骤包括：根据所述多个节点之间的连通关系和相对高程大小，确定每个巷道弧段中的水流流动方向。确定每个巷道弧段中的水流流动方向的步骤包括：根据所述多个节点之间的连通关系和相对高程大小，从所述突水点开始依次标识所述多个节点；按照节点被标识的先后顺序，将每个巷道弧段中的水流流动方向标识为从先标识的节点流向后标识的节点。从所述突水点开始依次标识所述多个节点的步骤包括：标识突水点；标识与所述突水点直接连通的节点；从未标识的节点中优先选择与最近已标识的节点直接连通且相对高程最小的节点进行标识，直到与最近已标识的节点直接连通的未标识的节点至多为一个为止；针对剩余未标识的节点，优先选择与已标识的节点直接连通的节点进行标识，直到标识完所述多个节点为止。在针对所述剩余未标识的节点进行标识时，如果与已标识的节点直接连通的节点不止一个，则从未标识的节点中优先选择与最近已标识的节点直接连通且相对高程最小的节点进行标识，直到与最近已标识的节点直接连通的未标识的节点至多为一个为止；优先选择与已标识的节点直接连通的节点进行标识，直到标识完所述多个节点为止。所述方法还包括：获取总突水量；根据总突水量、巷道结构的特征和突水漫延路线，确定突水漫延范围。巷道结构的特征可以包括每个巷道弧段的断面面积、每个巷道弧段的长度和每个巷道弧段的倾斜度中的至少一个因素。确定突水漫延范围的步骤可以包括：根据总突水量、巷道结构的特征和突水漫延路线，确定被淹没的巷道弧段和节点；将被淹没的巷道弧段标记为淹没弧段，并将被淹没的节点标记为淹没节点。确定突水漫延范围的步骤还可以包括：根据总突水量、巷道结构的特征和突水漫延路线，确定有水流入且未淹没的弧段，计算并且标记所述未淹没弧段中的水位。本专利技术的另一方面在于提供一种计算设备或计算机系统，所述计算设备或计算机系统包括处理器和存储有计算机程序的可读存储介质，所述计算机程序包括用于处理器执行如上所述的矿井突水漫延估算方法中的步骤的指令。通过上述矿井突水漫延估算方法和设备，可以解决煤矿突水漫延路线仿真和突水过程模拟的问题；可以利用水流在巷道中的流动规律和巷道的空间结构特征，构建基于无向图结构的突水漫延路线估算方法和总突水量约束的突水漫延范围估算方法；可以依据突水点位置和突水流量数据，对煤矿突水灾害发生时的过程进行模拟仿真，计算并显示以突水点为中心的水灾影响范围和突水流经巷道的方向，进而可以模拟出煤矿突水灾害对煤矿的影响，为煤矿水灾救援预案的制定和验证提供支持，提升煤矿事故的处理能力。通过上述矿井突水漫延估算方法和设备，能够实现准确有效地对突水漫延路线和/或突水漫延范围进行计算和仿真，并且对算法复杂度相对较低，计算资源消耗较少，处理速度较快。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。附图说明通过下面结合附图进行的描述，本专利技术的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：图1是根据本专利技术的示例性实施例的巷道结构的示意图。图2是根据本专利技术的示例性实施例的突水漫延路线的示意图。图3是根据本专利技术的示例性实施例的矿井突水漫延估算方法确定突水漫延范围的流程图。图4是适于实现本专利技术的示例性实施例的示例性计算机系统的框图。具体实施方式随着计算机、通信、物联网等现代技术的快速发展，数字矿山理论与技术逐渐走向成熟，推动着煤矿信息化建设水平的不断提高。数字矿山是矿井安全信息化发展的需要，其通过多元应用技术的集成，来实现矿山数字化与智能化管理。数字矿山作为典型的矿山地理信息系统，能够为矿山生产、建设、安全提供科学的决策依据，通过与现实矿山的互动，为煤矿生产提供可靠的解决方案。突水漫延模型可以基于矿井突水点、水位、水量、水压等水文数据，结合矿井水淹没的形成条件，来实现突水淹没的分析与模拟。其可辅助矿井抽排水系统，通过指导抽排水合理规划调度，来确保矿井水量保持在可控范围。其可应用于矿山水灾预警系统，通过分析水灾可能影响的范围，来提高矿山安全预报能力。其可应用于矿井应急救援系统，通过指挥矿工合理紧急避险，来增强矿山事故处理水平。本专利技术提出一种矿井突水漫延估算方法和计算设备，并将其运用到实际煤矿巷道结构模型中进行突水灾害模拟。下面参照附图来详细说明本专利技术的示例性实施例。其中，相同的附图标记始终表示相同的部件或方法步骤。图1是根据本专利技术的示例性实施例的巷道结构的示意图，图2是根据本专利技术的示例性实施例的突水漫延路线的示意图。根据本专利技术的水流漫延规则为：突水点的水流在水力梯度作用下，迅速漫延至连通的其它巷道内；水流由高处流向低洼处，形成水流的向下漫延；当水流汇集在低佳处，并且低佳处的高程值均低于相邻巷道的底板高程时，随着突水量的增加，形成水流的向上升涨。因此，在地下井巷网络中，按照巷道中的水流流动方向可以形成有向的突水漫延路线图，若突水终止时，则水流漫延也将随之终止。根据本专利技术的矿井突水漫延估算方法可以将表示巷道结构的无向图转化为指示突水漫延路线的有向图。在本专利技术的实施例中，以简化的形式表示巷道结构，例如，利用节点来代表巷道弧段的底板的位置，利用节点之间的连线来表示连接在节点之间的巷道弧段。为了简洁，在图1和图2所示的示例中的巷道弧段为直线型，但是本专利技术不限于此，巷道弧段的形状和构造可以根据实际的矿井水文地质条件和布置位置等因素而变化。如图1所示，示例性的巷道结构包括多个节点A、B、C、D、E、F、G和H，每个节点的位置由空间直角坐标系中的地理坐标(x,y,z)来表示，其中，x为水平面x轴方向上的横坐标，y为水平面y轴方向上的纵坐标，z为竖直方向上的竖坐标，即节点的高程。所述巷道结构还包括连接在所述多个节点A、B、C、D、E、F、G和H之间的多个巷道弧段。本专利技术的突水漫延估算方法可以基于图1所示的巷道结构确定突水漫延路线和/或突水漫延范围。所述突水漫延估算方法首先获取突水点，所述突水点可以是突水灾害救援人员通过检测设备检测到的。参照图2，在本专利技术的实施例中，获本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种矿井突水漫延估算方法，其特征在于，所述方法包括：获取突水点；根据突水点和巷道结构，确定突水漫延路线；其中，所述巷道结构包括多个节点以及连接在所述多个节点之间的多个巷道弧段，所述多个节点包括所述突水点，所述突水漫延路线指示所述多个巷道弧段中的水流流动方向。

【技术特征摘要】
1.一种矿井突水漫延估算方法，其特征在于，所述方法包括：获取突水点；根据突水点和巷道结构，确定突水漫延路线；其中，所述巷道结构包括多个节点以及连接在所述多个节点之间的多个巷道弧段，所述多个节点包括所述突水点，所述突水漫延路线指示所述多个巷道弧段中的水流流动方向。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定突水漫延路线的步骤包括：根据所述多个节点之间的连通关系和相对高程大小，确定每个巷道弧段中的水流流动方向。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，确定每个巷道弧段中的水流流动方向的步骤包括：根据所述多个节点之间的连通关系和相对高程大小，从所述突水点开始依次标识所述多个节点；按照节点被标识的先后顺序，将每个巷道弧段中的水流流动方向标识为从先标识的节点流向后标识的节点。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，从所述突水点开始依次标识所述多个节点的步骤包括：标识突水点；标识与所述突水点直接连通的节点；从未标识的节点中优先选择与最近已标识的节点直接连通且相对高程最小的节点进行标识，直到与最近已标识的节点直接连通的未标识的节点至多为一个为止；针对剩余未标识的节点，优先选择与已标识的节点直接连通的节点进行标识，直到标识完所述多个节点为止。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在针对所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱希安，蔡明杰，王占刚，
申请(专利权)人：北京信息科技大学，
类型：发明
国别省市：北京,11