基于点面原位数据融合的区域水平应力确定方法及装置制造方法及图纸

本申请关于一种基于点面原位数据融合的区域水平应力确定方法及装置。具体方案为：通过按照预设规则在煤矿工作面的目标区域内确定N个测点和N个测点各自的坐标值；获取N个测点各自的最大水平主应力值和最小水平主应力值；将测点确定为中心测点，确定中心测点的至少一个相邻测点；分别确定中心测点的最大水平主应力迁移方向和中心测点的最小水平主应力迁移方向；分别确定任意两个相邻的测点之间的最大水平主应力变化率和最小水平主应力变化率；分别确定目标区域的最大水平主应力矢量分布数据和最小水平主应力矢量分布数据。本申请可以确定采煤区域的连续水平应力分布情况。可以确定采煤区域的连续水平应力分布情况。可以确定采煤区域的连续水平应力分布情况。

【技术实现步骤摘要】
基于点面原位数据融合的区域水平应力确定方法及装置


[0001]本申请涉及煤矿地下工程区域地应力实测
，尤其涉及一种基于点面原位数据融合的区域水平应力确定方法及装置。

技术介绍

[0002]相关技术中，在煤矿地下开采工程中，巷道开挖与工作面采动产生的区域采动应力对巷道稳定性具有重要影响，尤其是水平应力异常集中易导致煤矿冲击地压、煤与瓦斯突出等严重动力灾害。通过原位测试准确掌握采掘区域水平应力分布方向与绝对数值十分关键，但目前尚无可靠的区域水平应力绝对数值原位实测技术方法。水压致裂、应力解除等作为较可靠的局部地应力原位测量方法广泛应用于生产一线，一般通过选取1～2个局部测点的地应力结果，用于指导整个采区或者工作面的设计和生产工作。然而实际工程中煤岩体物性变异特征突出，同时受到煤层起伏变化及地质构造影响，选择个别位置进行测量的局部应力测试难以满足工程需要。地震波CT技术可实现工作面较大范围区域探测，其原理是通过地震波在煤岩体中的传播速度变化特性来反映该区域相对垂直应力积聚分布情况，但无法获得区域水平应力的绝对数值。

技术实现思路

[0003]为此，本申请提供一种基于点面原位数据融合的区域水平应力确定方法及装置。本申请的技术方案如下：
[0004]根据本申请实施例的第一方面，提供一种基于点面原位数据融合的区域水平应力确定方法，所述应力包括最大水平主应力和最小水平主应力，所述方法包括：
[0005]按照预设规则在煤矿工作面的目标区域内确定N个测点和所述N个测点各自的坐标值；其中，所述N为大于或者等于9的整数；
[0006]获取所述N个测点各自的最大水平主应力值和最小水平主应力值；
[0007]针对每个测点，将所述测点确定为中心测点，确定所述中心测点的至少一个相邻测点；
[0008]基于所述中心测点的坐标值、所述中心测点的最大水平主应力值和所述中心测点的最小水平主应力值，以及每个所述相邻测点各自的坐标值、每个所述相邻测点各自的最大水平主应力值和每个所述相邻测点各自的最小水平主应力值，分别确定所述中心测点的最大水平主应力迁移方向和所述中心测点的最小水平主应力迁移方向；
[0009]基于所述N个测点各自的最大水平主应力值和最小水平主应力值，分别确定任意两个相邻的测点之间的最大水平主应力变化率和最小水平主应力变化率；
[0010]基于每个测点各自的最大水平主应力迁移方向、最小水平主应力迁移方向，以及任意两个相邻的测点之间的最大水平主应力变化率和最小水平主应力变化率，分别确定所述目标区域的最大水平主应力矢量分布数据和最小水平主应力矢量分布数据。
[0011]根据本申请的一个实施例，所述基于每个测点各自的最大水平主应力迁移方向、
最小水平主应力迁移方向，以及任意两个相邻的测点之间的最大水平主应力变化率和最小水平主应力变化率，分别确定所述目标区域的最大水平主应力矢量分布数据和最小水平主应力矢量分布数据，包括：
[0012]将所述N个测点各自的最大水平主应力迁移方向头尾连接，得到所述目标区域的最大水平主应力迁移方向；
[0013]基于所述目标区域的最大水平主应力迁移方向和所述任意两个相邻的测点之间的最大水平主应力变化率，确定所述目标区域的最大水平主应力矢量分布数据；
[0014]将所述N个测点各自的最小水平主应力迁移方向头尾连接，得到所述目标区域的最小水平主应力迁移方向；
[0015]基于所述目标区域的最小水平主应力迁移方向和所述任意两个相邻的测点之间的最小水平主应力变化率，确定所述目标区域的最小水平主应力矢量分布数据。
[0016]根据本申请的一个实施例，所述基于所述中心测点的坐标值、所述中心测点的最大水平主应力值和所述中心测点的最小水平主应力值，以及每个所述相邻测点各自的坐标值、每个所述相邻测点各自的最大水平主应力值和每个所述相邻测点各自的最小水平主应力值，分别确定所述中心测点的最大水平主应力迁移方向和所述中心测点的最小水平主应力迁移方向，包括：
[0017]基于所述中心测点的坐标值、所述中心测点的最大水平主应力值、每个所述相邻测点各自的坐标值和每个所述相邻测点各自的最大水平主应力值计算方向导数，得到所述中心测点与每个相邻测点之间的最大水平主应力迁移方向；
[0018]将所述中心测点与其周围所述至少一个相邻测点之间的最大水平主应力迁移方向中的最大值确定为所述中心测点的最大水平主应力迁移方向；
[0019]基于中心测点的坐标值、所述中心测点的最大水平主应力值、每个所述相邻测点各自的坐标值和每个所述相邻测点各自的最大水平主应力值计算方向导数，得到所述中心测点与每个相邻测点之间的最大水平主应力迁移方向；
[0020]将所述中心测点与所述至少一个相邻测点之间的最小水平主应力迁移方向中的最大值确定为所述中心测点的最小水平主应力迁移方向。
[0021]根据本申请的一个实施例，在所述基于所述中心测点的坐标值、所述中心测点的最大水平主应力值和所述中心测点的最小水平主应力值，以及每个所述相邻测点各自的坐标值、每个所述相邻测点各自的最大水平主应力值和每个所述相邻测点各自的最小水平主应力值，分别确定所述中心测点的最大水平主应力迁移方向和所述中心测点的最小水平主应力迁移方向之后，还包括：
[0022]针对所述每个中心测点，分别确定所述中心测点在所述最大水平主应力迁移方向的最大水平主应力变化率，以及所述中心测点在所述最小水平主应力迁移方向的最小水平主应力变化率；
[0023]按照预设的插值倍数k，基于所述N个测点在各自最大水平主应力迁移方向的最大水平主应力变化率，以及所述N个测点在各自最小水平主应力迁移方向的最小水平主应力变化率，分别对N个测点各自的最大水平主应力值和最小水平主应力值进行插值处理，以得到kN个测点各自的最大水平主应力值和所述kN个测点各自的最小水平主应力值；其中，所述k为大于0的整数；
[0024]对所述N个测点各自的最大水平主应力迁移方向和所述N个测点各自的最小水平主应力迁移方向进行均分处理，以得到均分处理后的kN个测点各自的最大水平主应力迁移方向和最小水平主应力迁移方向。
[0025]根据本申请的一个实施例，在所述基于所述中心测点的坐标值、所述中心测点的最大水平主应力值和所述中心测点的最小水平主应力值，以及每个所述相邻测点各自的坐标值、每个所述相邻测点各自的最大水平主应力值和每个所述相邻测点各自的最小水平主应力值，分别确定所述中心测点的最大水平主应力迁移方向和所述中心测点的最小水平主应力迁移方向之后，还包括：
[0026]确定所述中心测点在沿x方向的最大水平主应力变化率和所述中心测点在沿y方向的最大水平主应力变化率；其中，所述中心测点在沿x方向的最大水平主应力变化率、中心测点在沿y方向的最大水平主应力变化率，均通过对所述中心测点与在所述最大水平主应力迁移方向上的相邻测点之间的最大水平主应力变化率分别沿x，y方向进行分解得到的；
[0027]沿x方向对所述中心本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于点面原位数据融合的区域水平应力确定方法，其特征在于，所述应力包括最大水平主应力和最小水平主应力，所述方法包括：按照预设规则在煤矿工作面的目标区域内确定N个测点和所述N个测点各自的坐标值；其中，所述N为大于或者等于9的整数；获取所述N个测点各自的最大水平主应力值和最小水平主应力值；针对每个测点，将所述测点确定为中心测点，确定所述中心测点的至少一个相邻测点；基于所述中心测点的坐标值、所述中心测点的最大水平主应力值和所述中心测点的最小水平主应力值，以及每个所述相邻测点各自的坐标值、每个所述相邻测点各自的最大水平主应力值和每个所述相邻测点各自的最小水平主应力值，分别确定所述中心测点的最大水平主应力迁移方向和所述中心测点的最小水平主应力迁移方向；基于所述N个测点各自的最大水平主应力值和最小水平主应力值，分别确定任意两个相邻的测点之间的最大水平主应力变化率和最小水平主应力变化率；基于每个测点各自的最大水平主应力迁移方向、最小水平主应力迁移方向，以及任意两个相邻的测点之间的最大水平主应力变化率和最小水平主应力变化率，分别确定所述目标区域的最大水平主应力矢量分布数据和最小水平主应力矢量分布数据。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于每个测点各自的最大水平主应力迁移方向、最小水平主应力迁移方向，以及任意两个相邻的测点之间的最大水平主应力变化率和最小水平主应力变化率，分别确定所述目标区域的最大水平主应力矢量分布数据和最小水平主应力矢量分布数据，包括：将所述N个测点各自的最大水平主应力迁移方向头尾连接，得到所述目标区域的最大水平主应力迁移方向；基于所述目标区域的最大水平主应力迁移方向和所述任意两个相邻的测点之间的最大水平主应力变化率，确定所述目标区域的最大水平主应力矢量分布数据；将所述N个测点各自的最小水平主应力迁移方向头尾连接，得到所述目标区域的最小水平主应力迁移方向；基于所述目标区域的最小水平主应力迁移方向和所述任意两个相邻的测点之间的最小水平主应力变化率，确定所述目标区域的最小水平主应力矢量分布数据。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述中心测点的坐标值、所述中心测点的最大水平主应力值和所述中心测点的最小水平主应力值，以及每个所述相邻测点各自的坐标值、每个所述相邻测点各自的最大水平主应力值和每个所述相邻测点各自的最小水平主应力值，分别确定所述中心测点的最大水平主应力迁移方向和所述中心测点的最小水平主应力迁移方向，包括：基于所述中心测点的坐标值、所述中心测点的最大水平主应力值、每个所述相邻测点各自的坐标值和每个所述相邻测点各自的最大水平主应力值计算方向导数，得到所述中心测点与每个相邻测点之间的最大水平主应力迁移方向；将所述中心测点与其周围所述至少一个相邻测点之间的最大水平主应力迁移方向中的最大值确定为所述中心测点的最大水平主应力迁移方向；基于中心测点的坐标值、所述中心测点的最大水平主应力值、每个所述相邻测点各自的坐标值和每个所述相邻测点各自的最大水平主应力值计算方向导数，得到所述中心测点
与每个相邻测点之间的最大水平主应力迁移方向；将所述中心测点与所述至少一个相邻测点之间的最小水平主应力迁移方向中的最大值确定为所述中心测点的最小水平主应力迁移方向。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述基于所述中心测点的坐标值、所述中心测点的最大水平主应力值和所述中心测点的最小水平主应力值，以及每个所述相邻测点各自的坐标值、每个所述相邻测点各自的最大水平主应力值和每个所述相邻测点各自的最小水平主应力值，分别确定所述中心测点的最大水平主应力迁移方向和所述中心测点的最小水平主应力迁移方向之后，还包括：针对所述每个中心测点，分别确定所述中心测点在所述最大水平主应力迁移方向的最大水平主应力变化率，以及所述中心测点在所述最小水平主应力迁移方向的最小水平主应力变化率；按照预设的插值倍数k，基于所述N个测点在各自最大水平主应力迁移方向的最大水平主应力变化率，以及所述N个测点在各自最小水平主应力迁移方向的最小水平主应力变化率，分别对N个测点各自的最大水平主应力值和最小水平主应力值进行插值处理，以得到kN个测点各自的最大水平主应力值和所述kN个测点各自的最小水平主应力值；其中，所述k为大于0的整数；对所述N个测点各自的最大水平主应力迁移方向和所述N个测点各自的最小水平主应力迁移方向进行均分处理，以得到均分处理后的kN个测点各自的最大水平主应力迁移方向和最小水平主应力迁移方向。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述基于所述中心测点的坐标值、所述中心测点的最大水平主应力值和所述中心测点的最小水平主应力值，以及每个所述相邻测点各自的坐标值、每个所述相邻测点各自的最大水平主应力值和每个所述相邻测点各自的最小水平主应力值，分别确定所述中心测点的最大水平主应力迁移方向和所述中心测点的最小水平主应力迁移方向之后，还包括：确定所述中心测点在沿x方向的最大水平主应力变化率和所述中心测点在沿y方向的最大水平主应力变化率；其中，所述中心测点在沿x方向的最大水平主应力变化率、中心测点在沿y方向的最大水平主应力变化率，均通过对所述中心测点与在所述最大水平主应力迁移方向上的相邻测点之间的最大水平主应力变化率分别沿x，y方向进行分解得到的；沿x方向对所述中心测点在沿x方向的最大水平主应力变化率进行积分处理，得到第一积分结果；沿y方向对所述中心测点在沿y方向的最大水平主应力变化率进行积分处理，得到第二积分结果；基于所述第一积分结果和所述第二积分结果，确定所述中心测点与其在最大水平应力迁移方向上的相邻测点之间的最大水平应力迁移连续函数表达式；确定所述中心测点在沿x方向的最小水平主应力变化率和所述中心测点在沿y方向的最小水平主应力变化率；沿x方向对所述中心测点在沿x方向的最小水...

【专利技术属性】
技术研发人员：高家明，潘俊锋，夏永学，闫耀东，邬建宏，马文涛，马宏源，
申请(专利权)人：中煤科工开采研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：