贵州省矿山安全科学研究院有限公司;贵州省煤矿设计研究院有限公司李青松获国家专利权
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龙图腾网获悉贵州省矿山安全科学研究院有限公司;贵州省煤矿设计研究院有限公司申请的专利基于多场耦合效应的深部煤层突出危险性定量表征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:CN121881868B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-05-12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:202610329629.3,技术领域涉及:G06F30/27;该发明授权基于多场耦合效应的深部煤层突出危险性定量表征方法是由李青松;邹全乐;朱权洁;何林;张朋;申振华设计研发完成,并于2026-03-18向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于多场耦合效应的深部煤层突出危险性定量表征方法在说明书摘要公布了:本发明涉及深部煤炭开采灾害防控领域,涉及一种基于多场耦合效应的深部煤层突出危险性定量表征方法,包括:S1、建立可编码的热‑流‑固‑化四场耦合控制方程组;S2、构建化学损伤演化模型;S3、基于所述控制方程组求解得到的场变量分布,建立以系统总势能二阶变分为核心的能量突变失稳判据,确定突出危险的临界能量阈值;S4、构建并训练物理模型驱动神经网络,以实现场变量的快速预测;S5、利用训练好的物理模型驱动神经网络进行快速预测,基于预测结果与所述临界能量阈值的比对实现对深部煤层突出危险性的定量分级与工程预警。本发明为深部煤炭开采突出灾害的精准防控提供科学、可靠、实用的技术支撑。
本发明授权基于多场耦合效应的深部煤层突出危险性定量表征方法在权利要求书中公布了:1.一种基于多场耦合效应的深部煤层突出危险性定量表征方法,其特征在于,包括以下步骤: S1、建立可编码的热-流-固-化四场耦合控制方程组,所述控制方程组基于深部煤层赋存特征,通过引入温度应力项和化学吸附应力项修正有效应力方程,并构建包含化学损伤变量的渗透率动态演化方程,以完整描述温度场、渗流场、应力场和化学场之间的强耦合作用机制; S2、基于化学势梯度构建化学损伤演化模型,通过定义化学损伤变量及其对煤体力学参数的劣化关系,定量表征化学场对煤体强度的损伤程度; 其中,构建化学损伤演化模型,具体包括: 基于化学势梯度定义化学损伤变量,所述化学损伤变量用于定量表征瓦斯解吸过程中煤基质收缩引发的微裂纹萌生与扩展对煤体的劣化程度,其取值范围介于无损伤与完全破坏之间; 标定化学损伤系数,通过在不同瓦斯压力下对煤样进行吸附解吸实验,同步监测声发射信号以表征微裂纹发育程度,拟合损伤程度与化学势梯度的关系,获得化学损伤系数的标定值; 建立化学损伤变量的动态演化关系,通过将瓦斯解吸量随时间的变化规律代入化学势梯度计算式,实现化学损伤变量随开采扰动时间的动态更新; S3、基于所述控制方程组求解得到的场变量分布,通过对煤体弹塑性变形能和瓦斯内能进行全局积分,计算煤体-瓦斯系统的总势能,并建立以系统总势能二阶变分为核心的能量突变失稳判据,确定突出危险的临界能量阈值; S4、构建并训练一个物理模型驱动神经网络,该网络以基于所述控制方程组推导的高阶时间离散迭代函数为物理约束,学习从当前时刻场变量及边界条件到下一时刻场变量的时空映射规律,作为所述控制方程组的代理模型,以实现场变量的快速预测; S5、综合应用上述步骤S1-S4,通过实验室实验标定参数、现场数据采集、数值模拟求解临界阈值、利用训练好的物理模型驱动神经网络进行快速预测,并基于预测结果与所述临界能量阈值的比对,最终实现对深部煤层突出危险性的定量分级与工程预警。
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