(19)中华 人民共和国 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 202111607063.X (22)申请日 2021.12.24 (71)申请人 鞍钢集团矿业有限公司 地址 114001 辽宁省鞍山市铁东区二 一九 路39号 (72)发明人 王永增　王润　谷传宝　樊赟赟　 曹洋　吴恩泽　代俊杰　 (74)专利代理 机构 鞍山贝尔专利代理有限公司 21223 代理人 颜伟 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06T 17/00(2006.01) G06Q 10/04(2012.01) G06F 111/10(2020.01)G06F 113/08(2020.01) (54)发明名称 一种采空区充水状态评估方法 (57)摘要 本发明涉及一种采空区充水状态评估 方法， 属于矿业开采安全评估技术领域， 公开了基于数 值模拟和增量子集SVR技术的采空区充水状态评 估方法。 本发 明通过定义充水度作为采空区充水 程度的重要指标， 通过遥感解译、 地质勘察与物 探、 室内试验和现场监测的形式建立起含充水采 空区的采场数值模型， 通过数值模拟建立起包括 充水度、 涌水量和各水文参数所 组成的先验数据 库， 通过增量子集SVR技术实现动态和高效的采 空区充水状态评估， 为矿山企业的安全生产提供 参考。 本发明的优点是： 解决复杂地质条件下采 空区充水度评估的难题， 显著地减少由动态物探 采空区充水度所造成的过高成本问题。 权利要求书2页 说明书6页 附图1页 CN 114357750 A 2022.04.15 CN 114357750 A 1.一种采空区充水状态评估方法， 其特 征在于包括如下步骤： S1、 采集数据 通过多种地质勘探手段， 采集包括地形数据、 地层的地质数据和采空区的分布数据， 通 过物探手段获取采空区的位置、 规模、 形态和采空区充水度数据； S2、 建立矿区三维数值模型 根据S1采集的数据， 利用Pat ran前处理软件建立矿区三维数值模型； S3、 试验获取渗透参数和水文参数并利用渗透参数和水文参数验证矿区三维数值模型 实验室和现场试验获得渗透参数和水文参数； 依据实际的水文条件以及所建立的矿区 三维数值模型对采空区不同充 水度和水文边界下的渗流场进 行计算， 然后利用渗透参数和 水文参数验证矿区三维数值模型 数值计算的正确性； S4、 建立先验数据库 在矿区三维数值模型数值计算正确性验证的基础上， 建立包括涌水量、 地表径流水位 与流速、 地下渗流水头与流速等水文参数形成的水文评估向量， 利用数值模拟方法形成包 括水文评估向量和采空区充水度的先验数据库； S5、 利用增量子集SVR技 术评估采空区充水度 采用先验数据库的先验数据确定SVR样本的有效规模， 然后采用动态增量的方法将新 的监测数据加入到样本中， 从时间最新排序的样本中选取有效规模的子集样本进行训练， 最后依据水文监测数据， 包括涌水量、 地表径流水位与流速、 地下渗流水头与流速等水文参 数形成的水文评估向量对 采空区充水度进行评估。 2.根据权利要求1所述的一种采空区充水状态评估方法， 其特征在于， 在S1中， 所述的 多种地质勘探手段包括遥感解译、 地质勘察和现场物探； 依据遥感解译获得数据矿区地形 等高线数据， 依据地质勘察获得地层的地质数据， 地质数据包括地层的数量、 类别、 岩性和 空间展布， 依据现场物探获得采空区的位置、 规模、 形态和采空区充水度数据； 所述的采空 区充水度的计算公式为： S＝Vw/V                     (1) 其中， Vw表示采空区内充水的体积m3， V表示采空区的体积m3， 采空区充水度S取值范围 为0‑1， 用来表征采空区的充水程度。 3.根据权利要求1所述的一种采空区充水状态评估方法， 其特征在于， 在S2中， 所述的 利用Patran前处理软件建立矿区三维数值模型， 具体过程如下： 依据遥感解译所得等高线 数据建立矿区地表， 依据地质勘察剖面数据建立地质体， 依据现场物探数据建立采空 区， 进 而得到矿区三维数值模型。 4.根据权利要求1所述的一种采空区充水状态评估方法， 其特征在于， 在S3中， 所述的 利用渗透参数和水文参数验证矿区三 维数值模型数值计算的正确性， 在进 行渗流计算分析 中， 采空区充水度以水头边界的形式参与计算， 以现场实测涌水量作为正确性判定标准， 设 定计算涌水量与现场实测涌水量相对误差 ≤5％为正确。 5.根据权利要求1所述的一种采空区充水状态评估方法， 其特征在于， 在S4中， 所述的 利用数值模拟方法建立采空 区充水度、 涌水量和各水文参数的先验数据库， 具体过程如下： 在矿区三维数值模型正确性验证的基础上， 通过现场调查得到影响含充 水采空区采场渗流 的各水文参数的变化范围， 将各 因素划分为5 ‑7个水平， 应用正交和均匀设计方法建立多因权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114357750 A 2素多水平的试验方案， 对试验方案表格中的不同工况进行数值计算， 以形成具有包括涌 水 量和各水文参数 水文评估向量及采空区充水度的先验数据库。 6.根据权利要求1所述的一种采空区充水状态评估方法， 其特征在于， 在S5中， 所述利 用增量子集SVR技术是采用先验数据库确定有效子集的规模， 即通过不断扩大子集规模的 方式对紧随子集后的数据进行预测， 当预测值达到要求后， 即确定有效子集， 随后不断将监 测所得水文评估向量输入到训练集中， 选取有效子集规模的最新样本进行训练， 在以采空 区充水度为输出值的计算中实现对充水度的评估。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114357750 A 3