本发明专利技术提供一种冲击剩余能量计算方法及系统，包括：在冲击地压巷道进行地应力测试，得到目标巷道的原岩应力状态；采集目标巷道围岩的物理力学参数，建立地质力学模型并基于原岩应力状态进行修正；从巷道顶板现场钻芯采样制备试样，对所述试样进行冲击试验得到不同层位岩石在冲击作用下透射能在入射能中的占比；通过获取历史能量最大的冲击事件的震源相关参数计算初始冲击能量，采用数值模拟方法进行冲击载荷下岩石尺寸效应分析；将巷道顶板上方不同层位的岩石划分为多个子系统，将初始冲击能量进行传递获取冲击剩余能量；根据所述冲击剩余能量进行防冲支护构建的选型。本发明专利技术解决了现有煤矿冲击剩余能量难以准确计算导致冲击灾害发生的问题。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及冲击地压防治，尤其涉及一种冲击剩余能量计算方法及系统。
技术介绍
1、随着浅部煤炭资源逐渐枯竭，越来越多的煤矿进入深部开采阶段。冲击地压是我国深部矿井面临的重大灾害之一。冲击地压矿井煤岩一般具有冲击倾向性，冲击倾向性煤岩不仅受高静载作用，还受冲击载荷作用，冲击载荷会引起煤岩体力学性能劣化，降低其强度及稳定性。冲击地压具有突发性、瞬时性和破坏性，同时伴随能量的剧烈释放，其释放能量主要有两个去向：一部分作用于煤岩体，造成煤岩体破碎；另一部分通过传递消耗作用于支护结构，造成支护结构损坏。从能量角度分析，冲击地压的发生与否以及发生时释放能量的大小，取决于煤岩体的储能能力。当煤岩体储能能力足以承受冲击释放能量时，冲击地压就不会显现；当冲击释放能量超出煤岩体自身储能能力时，就会打破原有稳定状态并将剩余能量释放出去，这部分剩余能量称为冲击剩余能量。目前，针对冲击剩余能量的理论计算模型仍需进行深入研究。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种冲击剩余能量计算方法及系统，用以解决现有煤矿冲击剩余能量难以准确计算导致冲击灾害发生的问题。
2、本专利技术提供一种冲击剩余能量计算方法，包括：
3、在冲击地压巷道进行地应力测试，得到目标巷道的原岩应力状态；
4、采集目标巷道围岩的物理力学参数，建立地质力学模型并基于原岩应力状态进行修正；
5、从巷道顶板现场钻芯采样制备试样，对所述试样进行冲击试验得到不同层位岩石在冲击作用下透射能在入射能中的占比；</p>6、通过获取历史能量最大的冲击事件的震源相关参数计算初始冲击能量，采用数值模拟方法进行冲击载荷下岩石尺寸效应分析；
7、将巷道顶板上方不同层位的岩石划分为多个子系统，将初始冲击能量作为一级入射能，在多个子系统中进行传递得到对应的透射能，获取冲击剩余能量；
8、根据所述冲击剩余能量进行防冲支护构建的选型。
9、根据本专利技术提供的一种冲击剩余能量计算方法，所述在冲击地压巷道进行地应力测试，得到目标巷道的原岩应力状态，具体包括：
10、在冲击地压巷道内进行多项地应力测试，在测试过程中获取最大水平主应力、最小水平主应力和垂直主应力。
11、根据本专利技术提供的一种冲击剩余能量计算方法，所述采集目标巷道围岩的物理力学参数，建立地质力学模型并基于原岩应力状态进行修正，具体包括：
12、收集目标巷道围岩的物理力学参数，采用数值模拟方法，建立地质力学模型；
13、通过所述地质力学模型模拟巷道顶板上方设定距离的应力状态，包括模拟的最大水平主应力、最小水平主应力和垂直主应力；
14、将得到的模拟应力值与实测应力值进行比较，并对数值模型进行修正，得到贴近现场实际的地质力学模型。
15、根据本专利技术提供的一种冲击剩余能量计算方法，所述从巷道顶板现场钻芯采样制备试样，对所述试样进行冲击试验得到不同层位岩石在冲击作用下透射能在入射能中的占比，具体包括：
16、从巷道顶板现场钻芯采样，进行切割打磨，将不同层位的岩石分组制备圆柱体试样；
17、对试样进行冲击试验，以数值模拟方法得到的应力值作为不同顶板层位岩石的加载轴压和围压；
18、对采用同一层位岩石制备的试样开展不同冲击速率下的试验，得到不同层位岩石在冲击作用下透射能在入射能中的占比。
19、根据本专利技术提供的一种冲击剩余能量计算方法，所述通过获取历史能量最大的冲击事件的震源相关参数计算初始冲击能量，采用数值模拟方法进行冲击载荷下岩石尺寸效应分析，具体包括：
20、通过现场调研得到目标巷道历史能量最大的冲击事件的震源位置、冲击能量和冲击范围；
21、计算冲击范围内单位面积上作用的冲击能量，震源层位的单位面积冲击能量记作初始冲击能量；
22、采用数值模拟方法进行冲击载荷下岩石尺寸效应分析，通过回归拟合分析得到设定尺寸圆柱体在冲击作用下透射能在入射能中的占比。
23、根据本专利技术提供的一种冲击剩余能量计算方法，所述将巷道顶板上方不同层位的岩石划分为多个子系统，将初始冲击能量作为一级入射能，在多个子系统中进行传递得到对应的透射能，获取冲击剩余能量，具体包括：
24、将巷道顶板上方设定尺寸范围内不同层位的岩石视为若干个子系统；
25、将初始冲击能量作为一级入射能，作用在最上方第一层位的子系统后，生成一级透射能；
26、将所述一级透射能将作为二级入射能作用在第二层位的子系统，以此类推，直至作用在最下方层位的子系统，得到对应的透射能，所述透射能即冲击剩余能量。
27、本专利技术还提供一种冲击剩余能量计算系统，所述系统包括：
28、地应力测试模块，用于在冲击地压巷道进行地应力测试，得到目标巷道的原岩应力状态；
29、模型建立模块，用于采集目标巷道围岩的物理力学参数，建立地质力学模型并基于原岩应力状态进行修正；
30、冲击试验模块，用于从巷道顶板现场钻芯采样制备试样，对所述试样进行冲击试验得到不同层位岩石在冲击作用下透射能在入射能中的占比；
31、效应分析模块，用于通过获取历史能量最大的冲击事件的震源相关参数计算初始冲击能量，采用数值模拟方法进行冲击载荷下岩石尺寸效应分析；
32、冲击剩余能量获取模块，用于将巷道顶板上方不同层位的岩石划分为多个子系统，将初始冲击能量作为一级入射能，在多个子系统中进行传递得到对应的透射能，获取冲击剩余能量；
33、防护模块，用于根据所述冲击剩余能量进行防冲支护构建的选型。
34、本专利技术还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述冲击剩余能量计算方法。
35、本专利技术还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述冲击剩余能量计算方法。
36、本专利技术还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述冲击剩余能量计算方法。
37、本专利技术提供的一种冲击剩余能量计算方法及系统，通过结合现场测试、实验室试验、数值模拟、理论分析等综合方法，提出冲击剩余能量的理论计算模型，并根据计算得到的冲击剩余能量设计合理的防冲支护系统，形成基于冲击剩余能量的冲击地压巷道支护方案，消除或减弱冲击灾害程度、有效防治冲击地压。
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【技术保护点】
1.一种冲击剩余能量计算方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的冲击剩余能量计算方法，其特征在于，所述在冲击地压巷道进行地应力测试，得到目标巷道的原岩应力状态，具体包括：
3.根据权利要求1所述的冲击剩余能量计算方法，其特征在于，所述采集目标巷道围岩的物理力学参数，建立地质力学模型并基于原岩应力状态进行修正，具体包括：
4.根据权利要求1所述的冲击剩余能量计算方法，其特征在于，所述从巷道顶板现场钻芯采样制备试样，对所述试样进行冲击试验得到不同层位岩石在冲击作用下透射能在入射能中的占比，具体包括：
5.根据权利要求1所述的冲击剩余能量计算方法，其特征在于，所述通过获取历史能量最大的冲击事件的震源相关参数计算初始冲击能量，采用数值模拟方法进行冲击载荷下岩石尺寸效应分析，具体包括：
6.根据权利要求1所述的冲击剩余能量计算方法，其特征在于，所述将巷道顶板上方不同层位的岩石划分为多个子系统，将初始冲击能量作为一级入射能，在多个子系统中进行传递得到对应的透射能，获取冲击剩余能量，具体包括：
7.一种冲击剩余能量计算系统，其特征在于，所述系统包括：
8.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至6任一项所述冲击剩余能量计算方法。
9.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述冲击剩余能量计算方法。
10.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述冲击剩余能量计算方法。
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【技术特征摘要】
1.一种冲击剩余能量计算方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的冲击剩余能量计算方法，其特征在于，所述在冲击地压巷道进行地应力测试，得到目标巷道的原岩应力状态，具体包括：
3.根据权利要求1所述的冲击剩余能量计算方法，其特征在于，所述采集目标巷道围岩的物理力学参数，建立地质力学模型并基于原岩应力状态进行修正，具体包括：
4.根据权利要求1所述的冲击剩余能量计算方法，其特征在于，所述从巷道顶板现场钻芯采样制备试样，对所述试样进行冲击试验得到不同层位岩石在冲击作用下透射能在入射能中的占比，具体包括：
5.根据权利要求1所述的冲击剩余能量计算方法，其特征在于，所述通过获取历史能量最大的冲击事件的震源相关参数计算初始冲击能量，采用数值模拟方法进行冲击载荷下岩石尺寸效应分析，具体包括：
6.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙卓越，姚艳斌，吴拥政，王福刚，林健，程蓬，周鹏赫，
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：
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