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申请/专利权人：中煤能源研究院有限责任公司

摘要：本发明涉及冲击地压灾害评价技术领域，提供了一种煤矿冲击地压危险区域评价云图的生成方法，该方法分类划分并定量确定了冲击危险主控因素的影响区域与影响程度；基于图形视觉识别技术，精确识别冲击危险影响因素及影响范围；通过构建应力集中系数与灰阶、色号之间的映射矩阵，实现了应力集中系数的图形化；提出了应力集中系数累加累乘的矩阵运算方法，实现了多影响因素的叠加，最终生成了冲击地压危险区域的评价云图。该方法可用于冲击地压矿井、煤层、采区及采掘工作面的冲击危险性评价。本发明呈现形式直观，危险区划分精度高，可有效指导煤矿的冲击地压防治工作。

主权项：1.一种煤矿冲击地压危险区域评价云图的生成方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，确定待评价的采掘区域；通过cad文件底图将待评价的采掘区域进行框选；步骤2，在待评价的采掘区域选取所考虑的冲击地压危险影响因素，确定影响因素个数a；步骤3，确定各项冲击地压危险影响因素所产生的应力增量及影响区间；步骤4，对待评价的采掘区域进行cad图形识别，识别各项冲击地压危险影响因素；具体实现方法如下：步骤4-1，在cad底图文件中对影响因素进行颜色标注以及分图层保存的预处理工作，并保存为.dxf格式文档；步骤4-2，利用基于python的.dxf解析工具读取cad文件内各影响因素的图形信息；步骤4-3，基于opencv机器视觉算法库，对各影响因素进行识别、提取，同时输入工作面长度，自动计算初次来压位置和见方次数和各见方位置；步骤4-4，计算实际长度与像素值比率，并基于该比率和各影响因素的影响范围及应力集中系数生成单一因素影响区域图；步骤5，用灰阶的形式表示出各项冲击地压危险影响因素在其影响范围内的影响程度，得到a项影响因素的灰度矩阵Li；具体实现方法如下：步骤5-1：将待评价区域划分为m行n列的单元网格，将每个网格单元内的应力集中系数定义为λij，其中i=0，1，2，3……m；j=0，1，2，3……n；则第i种影响因素在不同区域内的应力集中系数值为矩阵λi；步骤5-2：建立应力集中系数λ值与灰阶L的对应关系，其中灰阶L为0~255之间的256个整数；步骤5-3：对冲击地压危险影响因素确定的不同关键参数下、不同影响范围内应赋值的应力集中系数，并将应力集中系数根据步骤5-2中找到所对应的灰阶值L，遍历待评价区域内的全部网格单元，对所有单元点的灰阶lij进行赋值，得到各项局部影响因素的灰阶矩阵Li；步骤6，对a项影响因素的灰度图进行灰阶叠加，得到叠加全部影响因素后的总灰阶矩阵L；具体实现方法如下：步骤6-1：基于顶板岩层厚度特征参数值Lst确定应力增量的叠加方式；若0≤Lst≤70，则应力增量采用线性叠加的方式计算；若70Lst≤100，则应力增量采用非线性叠加的方式计算；步骤6-2：当应力增量采用线性方式进行叠加时，对a项影响因素的灰阶矩阵Li进行矩阵运算，得到总灰阶矩阵L；其中，总灰阶矩阵L的具体公式如下： 步骤6-3：如果应力增量采用非线性方式进行叠加时，对a项影响因素的灰阶矩阵Li进行矩阵运算，得到总灰阶矩阵L；其中，总灰阶矩阵L的具体公式如下： 步骤6-4：对总灰阶矩阵中所有灰阶溢出的网格单元进行归一化处理；步骤7：对总灰阶矩阵L进行颜色映射，得到影响因素叠加云图，并确定不同颜色所对应的应力集中系数值，得到颜色标尺示意图；具体实现方法如下：步骤7-1，确定待评价区域煤层的单轴抗压强度值σz，单位为MPa；步骤7-2，确定待评价区域冲击地压发生的初始应力集中系数值λmin及冲击发生的临界应力集中系数值λmax，其中临界应力集中系数值λmax的表示如下： 其中，σ0为待评价区域的原岩应力，单位为MPa；f为冲击临界系数；步骤7-3，将[0，+∞范围内的应力集中系数值λ划分为4个区间，分别用于表示无、弱、中、强4个冲击危险等级取值范围如下所示： 步骤7-4，选取5种对比较为明显的颜色，设其色号包括C1、C2、C3、C4和C5，相邻色号之间填充其中间色，以此建立不同色号与灰阶之间的映射关系，如下所示： 步骤7-5，遍历总灰阶矩阵L内的全部网格单元，根据步骤7-4查找其所对应的色号，对所有单元点的灰阶进行颜色填充，得到1张影响因素叠加云图；步骤7-6，根据应力集中系数λ与色号之间的映射关系，绘制得到不同应力集中系数下的颜色标尺；步骤8，对影响因素叠加云图添加若干组等值线，用于对冲击地压危险等级的划分；步骤9，将影响因素叠加云图与待评价区域cad文件底图进行坐标对齐，得到最终的冲击地压危险区域评价云图。

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