西安科技大学;中国矿业大学张云获国家专利权
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龙图腾网获悉西安科技大学;中国矿业大学申请的专利一种矿区含水层保护下有效阻隔层智能判别与增强方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN120850558B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-01-27发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510936527.3,技术领域涉及:G06F30/20;该发明授权一种矿区含水层保护下有效阻隔层智能判别与增强方法是由张云;张龙;李积峰;刘永孜;白立丞;张帅;叶昊;杨一璇;何伟;吴刚;朱德福;刘洪林设计研发完成,并于2025-07-08向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种矿区含水层保护下有效阻隔层智能判别与增强方法在说明书摘要公布了:本发明提供了一种矿区含水层保护下有效阻隔层智能判别与增强方法,属于保水开采技术领域。该方法通过获取多个实验矿井的地质参数和煤岩体物理力学参数,利用3DEC数值模拟开采后覆岩裂隙形态,结合COMSOLMultiphysics软件建立水资源渗流模型,计算水资源侵入深度。再以相关参数作为输入,水资源侵入深度作为输出,训练SVM模型构建阻隔层水资源渗流智能判别模型,进而预测水资源侵入深度并结合安全系数计算有效阻隔层厚度,依据不同情况对有效阻隔层进行判别和相应处理。本发明采用上述的一种矿区含水层保护下有效阻隔层智能判别与增强方法,通过对有效阻隔层隔水能力判别与增强,实现矿区水资源的保护。
本发明授权一种矿区含水层保护下有效阻隔层智能判别与增强方法在权利要求书中公布了:1.一种矿区含水层保护下有效阻隔层智能判别与增强方法,其特征在于,包括以下步骤: 步骤S1、获取多个实验矿井的地质参数和煤岩体物理力学参数;其中,地质参数包括:工作面采高M、含水层厚度h水、煤层上方覆岩厚度H、上覆含水层到煤层间距H1、岩层岩体试样及利用孔渗联测仪测试得到的上覆岩层渗透系数和孔隙率m;煤岩体物理力学参数包括:通过岩石力学试验获取的各煤岩体体积模量K、剪切模量G、抗拉强度R、内聚力C、内摩擦角θ及密度ρ; 步骤S2、基于步骤S1获取的多个实验矿井的工作面采高M、煤层上方覆岩厚度H、煤岩体物理力学参数,通过3DEC数值模拟开采后覆岩裂隙发育形态,包括:上伸裂隙发育高度h1、下渗裂隙发育深度h2、下渗裂隙张量d2,通过h=H-h1-h2计算未受裂隙扰动阻隔层厚度,保留h>0的数据; 选取工作面采高M、含水层厚度h水、煤层上方覆岩厚度H、上覆含水层到煤层间距H1、上覆岩层渗透系数孔隙率m及上伸裂隙发育高度h1、下渗裂隙发育深度h2作为样本数据1; 步骤S3、基于步骤S1获取的含水层厚度h水、上覆岩层渗透系数和孔隙率m、步骤S2获取的裂隙发育形态,通过COMSOLMultiphysics数值模拟软件建立充分采动受损后水资源渗流模型,得到水资源侵入到岩层中的深度q1,作为样本数据2; 步骤S4、利用支持向量机算法构建阻隔层水资源渗流智能判别模型;以样本数据1作为模型输入、样本数据2作为模型输出,对水资源渗流智能判别模型进行训练; 步骤S5、模型训练完毕,将待预测矿井工作面采高M、含水层厚度h水、煤层上方覆岩厚度H、上覆含水层到煤层间距H1、上覆岩层渗透系数孔隙率m及上伸裂隙发育高度h1、下渗裂隙发育深度h2输入至阻隔层水资源渗流智能判别模型,预测水资源侵入到岩层中的深度q2,结合安全系数λ计算有效阻隔层厚度Q: 步骤S6、根据有效阻隔层厚度Q判别隔水能力; 当H1-h1-h2-q2≤0时,为渗流失水态,取Q=0; 当H1-h1-h2-q2>0时,为有效隔水态,取 步骤S7、依据《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规范》计算保护层厚度P; 步骤S8、基于预设误差阈值x,对比有效阻隔层厚度Q和保护层厚度P; 当Q>P+x时,判定有效阻隔层为完整难损类,正常开采并周期性监测; 当P-x≤Q≤P+x时,判定有效阻隔层为可能损害类,边开采边进行现场监测,排水量增多时对含水层下部实施局部处理; 当Q<P-x时,判定有效阻隔层为易损易渗类,同步实施源头处理与局部处理; 源头处理为:当D≤M时,采取充填开采,当D>M时,采取限高开采,D表示煤矿开采正在使用的液压支架可伸缩最小高度; 局部处理为:当下渗裂隙张量d2<L时,采取高渗树脂注浆法,当下渗裂隙张量d2>L时,采取复合骨料注浆法,L表示《建材矿山工程施工与验收规范》浆液品种的选择规定的裂隙宽度。
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