[发明专利]一种钻孔应力分布参数识别方法

说明书

本发明公开了一种钻孔应力分布参数识别方法，属于煤矿安全开采工程技术领域。首先对采集到的钻孔应力预处理，消除异常跳跃应力；然后识别峰值应力和峰值应力深度；估算钻孔原岩应力水平；最后计算钻孔弹性核边界和弹性核抵抗线，获得钻孔峰值应力及其深度、钻孔原岩应力、钻孔弹性能量核边界及其抵抗线。其通过分析钻孔实测应力分布，自动确定冲击危险评估模型中用到的钻孔应力参数，可以为智能卸压钻机钻孔后自动评估钻孔附近巷帮煤体的冲击危险水平提供数据基础。

技术领域

本发明涉及一种钻孔应力分布参数识别方法，属于煤矿安全开采工程技术领域。

背景技术

冲击地压是一种严重的矿井动力灾害，其发生主要和煤层中的高应力集中相关。煤层大直径钻孔卸压是预防冲击地压的主要技术手段之一，其原理是：通过在煤层中施工大直径钻孔，降低巷道周围煤体中的应力集中程度，将应力高峰区向煤体深部转移，释放煤体中聚集的弹性能，降低冲击地压危险水平。在施工大直径钻孔时，通过对钻机和钻杆工作状态进行监测，可以反演得到钻孔不同深度的应力水平，进而利用钻孔应力分布特征可以进行钻孔附近巷帮煤体冲击危险性的评估。

针对煤层巷道冲击危险性评价问题，本发明公布了一种钻孔应力分布参数识别方法，以钻孔实测应力分布为基础，通过计算机编程的方式识别钻孔峰值应力及其深度、钻孔原岩应力、钻孔弹性核边界及其抵抗线等参数。这些参数是提出的矿震动载条件下巷道围岩高应力冲击模型中需要用到参数。获取这些参数后，智能卸压钻机在施工钻孔后能够利用冲击危险评估模型对巷帮煤体冲击危险性进行评估，进而可以指导和优化后续钻孔卸压工作的开展。

发明内容

发明目的：针对现有技术的不足之处，提供一种钻孔应力分布参数识别方法，能够利用实测钻孔应力分布自动识别钻孔峰值应力及其深度、钻孔原岩应力、钻孔弹性核边界及其抵抗线等参数。

技术方案：为实现上述目的，本发明的一种钻孔应力分布参数识别方法，基于钻机钻孔后得到的钻孔应力分布，利用计算机实现对钻孔应力分布参数的识别，识别的参数包括钻孔峰值应力及其深度、钻孔原岩应力、钻孔弹性核边界及其抵抗线；

具体来说：

首先获得钻孔不同深度的应力数值，之后对钻孔应力分布预处理，以消除掉跳跃增大或减小的异常跳跃应力；

对完成预处理的钻孔应力，由浅到深依次比对钻孔内各测点的应力水平，找出钻孔的峰值应力，再根据该对应钻孔峰值应力的测点在钻孔的深度数据从而获得峰值应力的钻孔深度；

将潜在的钻孔应力分布特征分为五种类型，根据判别条件判断实测钻孔应力分布属于何种钻孔应力分布类型，然后采用对应钻孔应力分布类型的钻孔原岩应力估算方法估算钻孔的原岩应力水平；

利用获得的钻孔原岩应力水平、峰值应力数值及其深度数值，计算出钻孔弹性核边界和弹性核抵抗线。

进一步，消除跳跃增大或减小的异常应力数据的具体步骤为：

预设定义异常应力为每米平均变化量大于等于10MPa的应力数据点，即对于相邻的两个应力数据点，当满足下式时，确定钻孔较深点的应力数据为异常数据，定义为无效数据；

式中：σ_i和σ_i-1分别为钻孔第i和第i-1个测点的应力值，单位为MPa；L_i和L_i-1分别为钻孔第i和第i-1个数据点对应的钻孔深度，单位为m。

进一步，找出钻孔应力最大值和其对应的钻孔深度的计算方法为：

σ_max＝max(σ_i)