[发明专利]一种基于FLAC3D数值软件的巷道围岩热物理参数反演方法

说明书

本发明公开一种基于FLAC3D数值软件的巷道围岩热物理参数反演方法，其特征在于，包括以下步骤：一、井下现场测温，为参数反演提供基础；二、运用正交试验法给出模拟工况；三、建立运用FLAC3D软件的热分析模块建立热传导数值计算模型；四、获取每种工况的计算结果；五、运用神经网络预测模型给出围岩热物理参数最优值；六、验证反分析的计算结果，把上述参量代入FLAC3D模型进行计算，并和实际的量测结果进行比较。本发明降低了人力、物力的消耗，提出通过巷道的实测温度值，并依据实验室所测值反求围岩热参数，可有效减小实际操作中的误差，为准确计算巷道围岩温度场提供了可能。

技术领域

本发明涉及巷道围岩领域，具体的是一种基于FLAC3D数值软件的巷道围岩热物理参数反演方法。

背景技术

随着矿井开采深度和范围的逐渐增加，各种散热源放热和扩散量的增加，使高温矿井的数目日益增多，深井矿井地热灾害问题日益严重。我国于1954年开始对井田地温场与井巷围岩温度进行观测研究，到20世纪70年代，对全国矿山地热状况进行了调查研究。近些年，随着对温度场与降温机理研究不断深入，井下地温测试数据逐渐增多，热环境控制措施也不断趋于完善。目前，对于井下热环境的研究，集中在理论研究、数值计算及室内试验等几个方面。

由于矿井热害的存在，矿井内高温高湿的作业环境一方面对矿工的身体健康、安全和生产造成危害，另一方面还降低了工人的劳动生产率、影响矿井的经济效益。矿井内热量的来源主要是井巷围岩的放热和散湿，故准确计算巷道温度场是矿井热害防治的基础，而且计算的精确性关系到矿井降温设计的合理性和经济性。温度场的准确计算与围岩热力学参数有着很大关系。

目前热参数主要靠室内测试，需要花费大量人力物力，且样本的选取随机性很大，同时也存在着试样尺度、结构扰动等问题，可能会反映不了巷道围岩的实际情况。采用热参数反演分析是一种行之有效的方法，但目前在系统依据巷道实测温度值反求热参数的技术还未见有专利报道。

发明内容

为解决上述背景技术中提到的不足，本发明的目的在于提供一种基于FLAC3D数值软件的巷道围岩热物理参数反演方法，本发明降低了人力、物力的消耗，提出通过巷道的实测温度值，并依据实验室所测值反求围岩热参数，可有效减小实际操作中的误差，为准确计算巷道围岩温度场提供了可能。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种基于FLAC3D数值软件的巷道围岩热物理参数反演方法，包括以下步骤：

一、井下现场测温，为参数反演提供基础；

二、运用正交试验法给出模拟工况；

三、建立运用FLAC3D软件的热分析模块建立热传导数值计算模型；

四、获取每种工况的计算结果；

五、运用神经网络预测模型给出围岩热物理参数最优值；

六、验证反分析的计算结果，把上述参量代入FLAC3D模型进行计算，并和实际的量测结果进行比较。

进一步地，所述步骤一中的测点布设在大巷同一断面，具体方法为：分别向不同方向打不同深度的钻孔，在钻孔内埋上温度探头，实测不同深度圈岩温度，待其稳定后，得出测试数据。从测试数据可以看出当距离巷壁一定距离后，温度计读数已不再变化，故可以得出巷道所处的围岩温度。

进一步地，所述步骤二中的具体方法为：根据热力学反分析计算的要求，确定出各反演参数的计算范围，设定参数取值水平，采用正交试验的方法来确定需要数值模拟的试验方案数，以求获得有效全面的计算数据的同时，减少计算的工作量。

进一步地，所述步骤三中的具体方法为：根据巷道地温场分布特点，建立基于FLAC3D的某巷道围岩散热正分析平面应变计算模型，模型中设置初始底部温度场，根据区域地温场资料，模型中初始温度根据底部温度按照一定数值的地温梯度递减。