(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210683773.9 (22)申请日 2022.06.16 (71)申请人 中国矿业大 学 地址 221116 江苏省徐州市大 学路1号中国 矿业大学 (72)发明人 李许伟　李小林　蔡武　窦林名　 曹安业　盛世杰　黄瑞　王翔宇　 张德兵　张润兵　 (74)专利代理 机构 南京瑞弘专利商标事务所 (普通合伙) 32249 专利代理师 李悦声 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G01L 5/00(2006.01)G01B 21/32(2006.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种钻孔应力分布参数识别方法 (57)摘要 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。 权利要求书3页 说明书8页 附图4页 CN 115081068 A 2022.09.20 CN 115081068 A 1.一种钻孔应力分布参数识别方法， 其特征在于： 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。 2.根据权利要求1所述的钻孔应力分布参数识别方法， 其特征在于消除跳跃增大或减 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： σi和σi‑1分别为钻孔第i和 第i‑1个测点的应力值， 单位为MPa； Li和Li‑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。 3.根据权利要求1所述的钻孔应力分布参数识别方法， 其特征在于找出钻孔应力最大 值和其对应的钻孔深度的计算方法为： σmax＝max( σi) 式中： σmax为钻孔峰值应力， 单位为MPa； σi为钻孔第i个测点的应力值， 单位为MPa； 为钻孔峰值应力的深度， 单位为m； Li为σi应力对应的钻孔深度， 即第 i个测点对应的钻孔深 度， 单位为m。 4.根据权利要求1所述的钻孔应力分布参数识别方法， 其特征在于： 所述根据钻孔应力 分布特征分为五种钻孔应力分布类型分别是： 1)钻孔孔底完全进入原岩应力区域类型； 2) 钻孔孔底处于应力高原状态类型； 3)钻孔孔底处于应力峰值后下降前期阶段类型； 4)钻孔 孔底处于应力峰值后下降后期阶段类型； 5)其它情况类型； 通过比对实测钻孔应力分布和上述五种钻孔应力分布类型的条件表达式， 确定实测钻 孔应力的分布类型， 然后按照各类型钻孔应力的原岩应力估算方法估算 最终的原岩应力。 5.根据权利要求4所述的钻孔应力分布参数识别方法， 其特征在于： 具体五种 钻孔应力 分布类型的判断条件和对应原岩应力的估算方法如下： 1)钻孔孔底完全进入原岩应力区域的钻孔应力分布类型， 其需要满足以下三组判断条权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115081068 A 2件： 式中： σmax为钻孔峰值应力， 单位为MPa； 为孔底1m钻孔的平均应力， 单位为MPa； Ln为 孔底深度， 单位为m； 为钻孔峰值应力深度， 单位为m； LP‑E为应力峰值到孔底距离的判 断指标： 当煤层厚度(tm)小于等于4m时， 取煤层厚度； 当煤厚大于4m时， 取4m； tm为煤层厚度， 单位为m； 和 分别为钻孔孔底倒数第1米、 第2米和第3米的平均应力， 单位为 MPa； 该分布类型原岩应力确定方法为： 如果钻孔最后1m的应力平均值 大于按照钻孔埋 深计算得到的自重应力γH， 则取钻孔最后1m的应力平均值为钻孔的原岩应力， 即 否则， 取按照钻孔 埋深计算得到的自重应力γH为钻孔的原岩应力； 式中： γ为上覆岩层的平均容重， 单位为MN/m3； H为钻孔埋深， 单位为m； σini为估算的钻 孔原岩应力， 单位 为MPa； 2)钻孔孔底 处于应力高原状态的钻孔应力分布类型， 在不能够同时满足1)钻孔孔底完 全进入原岩应力区域中的三组判断条件的情况 下， 需要满足以下 条件： 该分布类型原岩应力确定方法为： 取按照钻孔埋深计算得到的自重应力作为原岩应 力； 3)钻孔孔底 处于应力峰值后下降前期阶段的钻孔应力分布类型， 其在不能够同时满足 1)钻孔孔底完全进入原岩应力区域中的三组判断条件的情况 下， 需要满足以下 条件： 式中： 和 分别为孔底倒数第1米、 第2米、 第3米和第4米的平均应力， 单位为MPa； 该分布类型原岩应力确定方法为： 首 先通过 估算一个原岩应力 值； 如果上式估算的钻孔原岩应力大于按照埋深计算得到的自重应力， 则取估算值为钻孔 的原岩应力； 否则， 取按照钻孔 埋深计算得到的自重应力为钻孔的原岩应力； 4)钻孔孔底 处于应力峰值后下降后期阶段的钻孔应力分布类型， 其在不能够同时满足 1)钻孔孔底完全进入原岩应力区域中的三组判断条件的情况 下， 需要满足以下 条件： 该分布类型原岩应力确定方法为： 利用下式估算钻孔区域的原岩应力：权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115081068 A 3