本申請涉及巖土工程，尤其涉及一種基于應(yīng)力綜合擾動程度的深部磷礦地壓監(jiān)測方法及設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、隨著淺部資源的逐漸減少和枯竭，礦產(chǎn)資源開發(fā)正向深部全面推進。開發(fā)深部礦產(chǎn)資源，可以極大地緩解礦產(chǎn)資源緊缺局面，也是礦業(yè)發(fā)展的必然趨勢。中國既是磷礦生產(chǎn)大國，又是磷礦消費大國。近年來，隨著我國磷肥產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，磷礦資源被大量消耗，合理利用和保護磷礦資源刻不容緩。為了提高磷礦山資源開采效率，地下磷礦的開采規(guī)模和開采深度逐漸增加，大范圍采空區(qū)以及地應(yīng)力增加引起的頂板冒落、礦柱變形、沖擊地壓等地壓災(zāi)害問題日益突出，給磷礦山安全和綠色開采帶來嚴(yán)重隱患。

2、隨著開采深度的增加，深部礦產(chǎn)資源開發(fā)所面臨的由巖體開挖誘致地質(zhì)災(zāi)害問題也愈發(fā)突出。地壓是礦山開采過程中由于大范圍采動引起的圍巖地應(yīng)力變化。在礦山開采過程中，最關(guān)鍵的問題就是合理控制地壓，以防止大規(guī)模的地壓活動，達到順利開采的目標(biāo)。原位應(yīng)力監(jiān)測能夠?qū)崟r監(jiān)測礦床開采引起的圍巖地壓變化，可以為礦山地壓研究提供有效地第一手?jǐn)?shù)據(jù)資料。常用的測試傳感器包括鉆孔應(yīng)力計，三向應(yīng)力計及空心包體應(yīng)變傳感器，分別可以測試圍巖的一個應(yīng)力分量，三個應(yīng)力分量及六個應(yīng)力分量。

3、地下巷道圍巖賦存在復(fù)雜的三維地應(yīng)力環(huán)境下，由于開采面臨復(fù)雜的力學(xué)環(huán)境，地壓顯現(xiàn)也變得復(fù)雜。目前，磷礦中多采用單向或三向應(yīng)力計來監(jiān)測圍巖應(yīng)力變化，這是由于其僅測試應(yīng)力的一個或三個應(yīng)力分量，結(jié)果分析較為簡單方便。而雖然空心包體應(yīng)力傳感器可以測試圍巖的三維地應(yīng)力變化，即六個應(yīng)力分量，但是由于六個應(yīng)力分量的響應(yīng)規(guī)律復(fù)雜且互相影響，難以有效分析和識別地壓時空響應(yīng)關(guān)鍵特征，在工程上應(yīng)用不多，因此，亟需一種深部磷礦地壓監(jiān)測方法。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決上述問題，本申請?zhí)峁┮环N基于應(yīng)力綜合擾動程度的深部磷礦地壓監(jiān)測方法及設(shè)備，可以快速計算地應(yīng)力六個應(yīng)力分量的綜合變化程度，使空心包體應(yīng)力傳感器數(shù)據(jù)處理分析更加簡單方便，提高對地壓響應(yīng)的監(jiān)測精度，所述技術(shù)方案如下：

2、本申請第一方面提供一種基于應(yīng)力綜合擾動程度的深部磷礦地壓監(jiān)測方法，包括以下步驟：

3、s1在地壓監(jiān)測區(qū)域布置監(jiān)測鉆孔，并在孔內(nèi)安裝空心包體應(yīng)變傳感器；

4、s2監(jiān)測礦體開挖時不同測點的三維應(yīng)力分量變化；

5、s3基于擾動應(yīng)力及初始應(yīng)力之間的歐幾里得距離，建立應(yīng)力綜合擾動評價指標(biāo)sdi；

6、s4根據(jù)應(yīng)力綜合擾動程度指標(biāo)，計算每個測點的應(yīng)力綜合擾動程度；

7、s5比較不同位置測點的應(yīng)力綜合擾動程度，合理評價礦體開采時的地壓時空演化特征。

8、例如，在一個實施例提供的所述基于應(yīng)力綜合擾動程度的深部磷礦地壓監(jiān)測方法中，所述s3中，引入張量間距離的概念建立圍巖應(yīng)力擾動度指標(biāo)sdi來定量描述應(yīng)力擾動程度。

9、例如，在一個實施例提供的所述基于應(yīng)力綜合擾動程度的深部磷礦地壓監(jiān)測方法中，兩個標(biāo)量x1和x2之間的歐幾里得距離即為差值的絕對值：

10、d(x1,x2)＝|x1-x2|???式(1)；

11、張量間的歐幾里得距離計算公式為：

12、

13、其中，||·||f代表f范數(shù)，其計算式為：

14、

15、其中，tr(·)為矩陣的跡；

16、圍巖應(yīng)力發(fā)生改變，應(yīng)力張量由sa變?yōu)閟b，在同一個坐標(biāo)系下，擾動應(yīng)力變化δs為：

17、

18、根據(jù)式(3)與式(4)，定義應(yīng)力分量空間內(nèi)sa到sb的張量距離為應(yīng)力擾動度sdi并滿足下述計算式：

19、

20、例如，在一個實施例提供的所述基于應(yīng)力綜合擾動程度的深部磷礦地壓監(jiān)測方法中，所述s4中，根據(jù)式(5)計算圍巖不同測點的應(yīng)力綜合擾動程度。

21、例如，在一個實施例提供的所述基于應(yīng)力綜合擾動程度的深部磷礦地壓監(jiān)測方法中，所述s1中，在每個監(jiān)測鉆孔內(nèi)安裝1個或2個空心包體應(yīng)變傳感器，監(jiān)測礦體開采時的三維應(yīng)力變化。

22、例如，在一個實施例提供的所述基于應(yīng)力綜合擾動程度的深部磷礦地壓監(jiān)測方法中，所述s2中，通過每個測點安設(shè)的空心包體應(yīng)變傳感器獲取該測點的六個應(yīng)力分量。

23、本申請第二方面提供一種基于應(yīng)力綜合擾動程度的深部磷礦地壓監(jiān)測方法的裝置，包括空心包體應(yīng)變傳感器和計算單元：所述空心包體應(yīng)變傳感器用于監(jiān)測礦體開采時的三維應(yīng)力變化并獲取各測點的六個應(yīng)力分量；所述計算單元基于擾動應(yīng)力及初始應(yīng)力之間的歐幾里得距離，建立應(yīng)力綜合擾動評價指標(biāo)sdi，根據(jù)應(yīng)力綜合擾動程度指標(biāo)，計算每個測點的應(yīng)力綜合擾動程度。

24、本申請第三方面提供一種電子設(shè)備，包括：存儲器、處理器，所述處理器用于執(zhí)行存儲器中存儲的計算機管理類程序時實現(xiàn)如上述基于應(yīng)力綜合擾動程度的深部磷礦地壓監(jiān)測方法。

25、本申請第四方面提供一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機管理類程序，所述計算機管理類程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)上述的基于應(yīng)力綜合擾動程度的深部磷礦地壓監(jiān)測方法。

26、本申請一些實施例提供的一種基于應(yīng)力綜合擾動程度的深部磷礦地壓監(jiān)測方法及設(shè)備帶來的有益效果為：本申請可以快速計算地應(yīng)力六個應(yīng)力分量的綜合變化程度，使空心包體應(yīng)變計能夠有效應(yīng)用于對深部磷礦山的地壓監(jiān)測，有效識別礦區(qū)開采時的三維地應(yīng)力響應(yīng)關(guān)鍵特征，避免鉆孔應(yīng)力計及三向應(yīng)力計僅監(jiān)測地應(yīng)力一個或三個應(yīng)力分量變化時可能造成的漏測，從而提高對地壓響應(yīng)的監(jiān)測精度。

技術(shù)特征：

1.一種基于應(yīng)力綜合擾動程度的深部磷礦地壓監(jiān)測方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于應(yīng)力綜合擾動程度的深部磷礦地壓監(jiān)測方法，其特征在于，所述s3中，引入張量間距離的概念建立圍巖應(yīng)力擾動度指標(biāo)sdi來定量描述應(yīng)力擾動程度。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述基于應(yīng)力綜合擾動程度的深部磷礦地壓監(jiān)測方法，其特征在于，兩個標(biāo)量x1和x2之間的歐幾里得距離即為差值的絕對值：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述基于應(yīng)力綜合擾動程度的深部磷礦地壓監(jiān)測方法，其特征在于，所述s4中，根據(jù)式(5)計算圍巖不同測點的應(yīng)力綜合擾動程度。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于應(yīng)力綜合擾動程度的深部磷礦地壓監(jiān)測方法，其特征在于，所述s1中，在每個監(jiān)測鉆孔內(nèi)安裝1個或2個空心包體應(yīng)變傳感器，監(jiān)測礦體開采時的三維應(yīng)力變化。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述基于應(yīng)力綜合擾動程度的深部磷礦地壓監(jiān)測方法，其特征在于，所述s2中，通過每個測點安設(shè)的空心包體應(yīng)變傳感器獲取該測點的六個應(yīng)力分量。

7.一種基于應(yīng)力綜合擾動程度的深部磷礦地壓監(jiān)測方法的裝置，其特征在于，包括：

8.一種電子設(shè)備，其特征在于，包括：

9.一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機管理類程序，其特征在于：所述計算機管理類程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如權(quán)利要求1至6中任意一項所述的基于應(yīng)力綜合擾動程度的深部磷礦地壓監(jiān)測方法。

技術(shù)總結(jié)
本申請公開了一種基于應(yīng)力綜合擾動程度的深部磷礦地壓監(jiān)測方法及設(shè)備，包括以下步驟：S1在地壓監(jiān)測區(qū)域布置監(jiān)測鉆孔，并在孔內(nèi)安裝空心包體應(yīng)變傳感器；S2監(jiān)測礦體開挖時不同測點的三維應(yīng)力分量變化；S3基于擾動應(yīng)力及初始應(yīng)力之間的歐幾里得距離，建立應(yīng)力綜合擾動評價指標(biāo)SDI；S4根據(jù)應(yīng)力綜合擾動程度指標(biāo)，計算每個測點的應(yīng)力綜合擾動程度；S5比較不同位置測點的應(yīng)力綜合擾動程度，合理評價礦體開采時的地壓時空演化特征；本申請可以快速計算地應(yīng)力六個應(yīng)力分量的綜合變化程度，使空心包體應(yīng)力傳感器數(shù)據(jù)處理分析更加簡單方便，提高對地壓響應(yīng)的監(jiān)測精度。

技術(shù)研發(fā)人員：鄭民總,常志鋒,李邵軍,熊杰,石明漢,黃超
受保護的技術(shù)使用者：遠安縣燎原礦業(yè)有限責(zé)任公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/9/9