[发明专利]煤矸石声速的水岩耦合模型的建立方法

权利要求书

1.煤矸石声速的水岩耦合模型的建立方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：以密度、声速相近的若干个煤矸石试样作为待测煤矸石试样；

S2：模拟地下水成分配制不同pH值的水溶液；

S3：将待测煤矸石分别放入步骤S2配置的水溶液中若干天，每天记录各待测煤矸石的声速、质量、密度及各溶液的钙离子浓度、镁离子浓度、pH值；

S4：基于灰色关联度计算待测煤矸石声速与步骤S3中声速、质量、密度、钙离子浓度、镁离子浓度、pH值的相关性，基于响应面法，选取若干组参数建立声速的若干个预测模型，以相关性系数均值较高的模型作为煤矸石声速的水岩耦合模型。

2.根据权利要求1所述的方法，其特在于，所述步骤S1包括：测量各煤矸石的质量、密度、声速的均值及变异系数，选取密度和声速相近的煤矸石试样作为待测煤矸石试样。

3.根据权利要求1所述的方法，其特在于，所述步骤S2包括：采用浓度均为0.1mol/L的NaCl、KCl、Na₂SO₄溶液配制模拟地下水成分的水溶液，并通过加入HCL或NaOH溶液调节至不同的pH值。

4.根据权利要求1所述的方法，其特在于，所述步骤S4包括：基于灰色关联度计算各待测煤矸石声速值与煤矸石浸泡时间、浸泡后的质量、密度及浸泡后溶液中钙离子浓度、镁离子浓度、溶液pH值的相关性，并选出其中若干个相关性大的影响因素，基于响应面法，选取2组参数建立声速的2个预测模型，以相关性系数均值较高的模型作为煤矸石声速的水岩耦合模型。

5.根据权利要求1所述的方法，其特在于，所述步骤S4具体包括：

S4-1：先求出各项影响因素对应的测试数据的平均值，再用各次试验测量的实际值除以对应的平均值，即可得到各个试验参数的均值像；记煤矸石声速均值像为X₀，煤矸石质量、密度、溶液中钙、镁离子、溶液pH值及时间的均值像为X₁；根据灰色相对关联理论进行分析找出影响较大的参数，相应的关联度计算公式为：

其中，

式中，γ_0i-灰色关联度值，s′₀s′_i-差序列，和分别为初值像X_i(n)、X₀(n)的第一项减去序列每一项得到的序列，称为始点零化像序列值；X₀(n)和X_i(n)为原始序列第一项值除以序列中每一项值产生的序列，成为初值项序列；是X_i(n)均值像的始点零化象；k＝2,3,4……n-1，n为序列最后一项，i＝0,1；

求出各个灰色相对关联度的值，得煤矸石声速与煤矸石浸泡后质量、密度、溶液中钙离子浓度、镁离子浓度、溶液pH值及时间的相关性；选取相关性较高的2组影响因素；

S4-2：采取两组数据，通过响应面法建立2组声速预测模型，采用相关性系数均值较高的模型作为煤矸石声速的水岩耦合模型。