[发明专利]不同突水或者透水条件下矿井淹没过程的评价方法

权利要求书

1.一种不同突水或者透水条件下矿井淹没过程的评价方法，其特征在于，包括：

依据突水或者透水流量变化特征和矿井的空间结构特征，建立矿井突水或者透水淹没过程概念模型；

构建矿井网络一维有向拓扑结构模型，将其中的要素抽象为节点对象和段对象，并分别赋予属性；

基于所述矿井突水或者透水淹没过程概念模型和矿井网络一维有向拓扑结构模型，分别在矿井段上建立连续性方程和动量方程，在岔点处建立连接方程，并结合初始条件和边界条件，建立以水位、流量为变量的矿井突水或者透水淹没过程数学模型；

基于所述矿井突水或者透水淹没过程数学模型，并采用有限差分算法，建立矿井突水或者透水淹没过程数值模型，并对其进行求解；

依据求解的结果，对矿井淹没过程进行定量评价；

基于所述矿井突水或者透水淹没过程概念模型和矿井网络一维有向拓扑结构模型，分别在矿井段上建立连续性方程和动量方程，在岔点处建立连接方程，并结合初始条件和边界条件，建立以水位、流量为变量的矿井突水或者透水淹没过程数学模型，包括：

基于所述矿井突水或者透水淹没过程概念模型和矿井网络一维有向拓扑结构模型，分别建立明、满流水流运动数学模型，将所述明、满流水流运动数学模型整合，建立矿井段上连续性方程和动量方程；

基于所述矿井突水或者透水淹没过程概念模型和矿井网络一维有向拓扑结构模型，并忽略岔口节点位置处水流的局部水头损失，在岔口节点位置建立连接方程；

基于所述明、满流水流运动数学模型和连接方程，并结合初始条件和边界条件，建立以水位、流量为变量的矿井突水或者透水淹没过程数学模型。

2.根据权利要求1所述的不同突水或者透水条件下矿井淹没过程的评价方法，其特征在于，依据突水或者透水流量变化特征和矿井空间结构特点，建立矿井突水或者透水淹没过程概念模型，包括：

根据矿井的空间结构特点，将流速在纵向断面和横向断面上平均化，同时忽略水流之间的粘性阻力，并结合突水或者透水流量变化特征，建立矿井突水或者透水淹没过程概念模型为：一维非恒定非均匀明满流。

3.根据权利要求1所述的不同突水或者透水条件下矿井淹没过程的评价方法，其特征在于，构建矿井网络一维有向拓扑结构模型，包括：

根据矿井巷道空间数据和导线点坐标数据、高程数据，构建矿井结构图；

将实体矿井概化为节点和带有方向的矢量段；

对节点和段分别编码，之后建立节点和段之间的连接关系；

节点和段分别赋予属性。

4.根据权利要求1所述的不同突水或者透水条件下矿井淹没过程的评价方法，其特征在于，所述矿井突水或者透水淹没过程数学模型描述为：

式中：

Q—流量，单位为m³/s；

t—时间，单位为s；x—沿巷道的距离，单位为m；

A—过水断面的面积，单位为m²，大小为巷道水流的深度h和巷道宽度B的乘积；

—单位面积上的水头损失，根据曼宁公式和谢齐公式得：其中，n为巷道壁面的粗糙系数，与壁面的材料和形状有关，可查表得出；R为水力半径，是过水断面面积与断面湿周的比值，大小为

H′—满流总水头，单位为m或明流水位，单位为m，可作为明满流过渡的判定指标；

B′—断面宽度，单位为m；

当巷道水流为满流状态时H′＝H，B′＝gA/α²，β＝1；当巷道水流为明流状态时H′＝Z，B′＝B；H为测压水头，Z为位置水头，α是水击波传播速度大小为

β—对流惯性项修正系数，主要作用是削弱急、缓流过渡时出现的强间断，按下式计算：

Fr为弗劳德数常用来判断急、缓流。

5.根据权利要求1所述的不同突水或者透水条件下矿井淹没过程的评价方法，其特征在于，所述有限差分算法包括Preissmann四点偏心隐式差分法和隐式欧拉差分法。