【技术实现步骤摘要】
一种应力与渗流作用下煤岩体突水危险区域电位判识方法
[0001]本专利技术涉及一种煤岩体突水危险区域的判识方法，尤其适用于渗流灾害预警使用的一种 应力与渗流作用下煤岩体突水危险区域电位判识方法。
技术介绍
[0002]突水灾害严重地威胁着井下煤炭资源的安全开采，一旦发生则会造成重大的人身伤亡和 财产损失。随着我国煤炭资源逐渐进入深部开采阶段，高地应力、高渗透压及强烈开采扰动 特征突出，突水灾害的威胁更加严峻。对突水灾害危险区域的精细判识是突水事故监测预警 的基础和前提。
[0003]常规突水预警方法主要是通过监测地应力、渗透压力、涌水量等静态数据研究突水前兆 信息与危险区域，但受限于采样点数量及复杂地质条件构造，具有一定的抽检性质，所包含 的信息量有限，监测范围不够精细，存在一定的漏报、误报情况。
[0004]煤岩体突水灾害的孕育发展过程，本质上是地应力与地下水渗流共同作用下煤岩体损伤 破坏不断加剧、内部裂隙场不断扩展的过程。研究表明，煤岩体变形破裂过程能够产生电位 信号的响应，而水在煤岩体裂隙萌生与扩展区域...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种应力与渗流作用下煤岩体突水危险区域电位判识方法，其特征在于具体步骤如下：a制备柱状结构的煤岩试样(5)，煤岩试样(5)中心设有扁平状椭球形空间的诱导空穴(6)，煤岩试样(5)内轴向设有贯通的导水通道(7)，导水通道(7)与诱导空穴(6)联通；b在煤岩试样(5)的导水通道(7)顶底部分别通过柔性密封体(8)连接两根管路作为渗流通道(11)，导水通道(7)顶部通过渗流通道(11)与渗流控制主机(13)的输出端连接，导水通道(7)底部通过渗流通道(11)与渗流控制主机(13)的输入端连接；c在煤岩试样(5)的顶底两端分别通过密封箍(9)固定密封帽(3)，之后将煤岩试样(5)放入压机头(1)与加载底座(10)之间，其中煤岩试样(5)与压机头(1)、加载底座(10)之间分别设有加载垫块(2)；d在煤岩试样(5)的侧壁对称设置两列贴片式的电位测试电极(4)，同一侧的电位测试电极(4)处于同一垂线上等间距排列布置，两侧电位测试电极(4)成对设置，所有电位测试电极(4)的尾端通过导线分别与多通道电位测试仪(12)连接；e渗流控制主机(13)通过导水通道(7)向煤岩试样(5)内部注入高压水，在煤岩试样(5)内形成渗流环境；在计算机中模拟煤岩试样(5)被两列电位测试电极(4)切割构成的垂直剖面(14)，并将该垂直剖面(14)作为电位反演区域显示，之后在电位反演区域进行网格化处理，从而在电位反演区域中形成多个用于定位的网格点(15)，所有的网格点(15)构成电位反演云图；f启动压机头(1)从而向下挤压内部形成渗流环境的煤岩试样(5)，同时多通道电位测试仪(12)利用电位测试电极(4)实时采集煤岩试样(5)的电位数据，通过电位反演计得到电位反演云图所有网格点(15)的电位反演数值，利用计算机根据时间轴存储不同时刻下电位反演云图所有网格点(15)的电位反演数值，直至压机头(1)将煤岩试样(5)压裂后停止；g重复步骤e
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步骤f对多块煤岩试样(5)的电位反演数值进行存储，之后统计不同时刻电位反演云图中全部网格点(15)的电位反演数值，求得电位反演数值与其对应的隶属度值之间的函数关系，即隶属度函数，根据隶属度指标求得对应的电位反演值的危险临界值；利用所有网格点(15)的电位反演值进行插值计算，得到电位反演区域的电位反演云图，然后利用危险临界值与各处网格点(15)的电位反演数值进行比较从而判识出超过危险临界值的网格点(15)，将所有网格点(15)标记出来即可获得当前时刻的电位反演云图中的异常区域位置，从而判断出该区域内存在裂隙萌生与扩展，或者导水通道(7)中的高压水浸入该区域，该区域为突水危险区域；h将煤岩试样(5)剖开，观察煤岩试样(5)内部裂隙分布区域及浸水区域，对电位反演云图中的突水危险区域进行验证；迭代修正隶属度指标及其对应的电位反演之的危险临界值，提升并优化电位判识结果的准确率，实现精细判识煤岩体突水危险区域的电位监测。2.根据权利要求1所述的应力与渗流作用下煤岩体突水危险区域电位判识方法，其特征在于突水危险区域电位判识中电位反演值的计算步骤为：s1.1在煤岩试样5表面的一侧等间距Δx地布置电位测试电极(4)，选取某时刻测试任意相邻电位测试电极(4)间电位差ΔV(x)，可求得两测点中点位置沿...
【专利技术属性】
技术研发人员：钮月，王恩元，李忠辉，高峰，刘应科，李保林，张昕，田贺，王佳丽，王红浩，臧泽升，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：
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