矿井水灾后巷道中水流危险性评价方法及相关设备

本技术涉及数据处理，尤其涉及一种矿井水灾后巷道中水流危险性评价方法及相关设备。

背景技术：

1、矿井水害事故是煤矿生产过程中对人员生命和矿井造成危害较大的地质灾害之一。矿井发生突水事故后会对井下工作人员的生命安全构成重大的威胁。井下人员的安全性始终是矿井水害应急领域研究的关键问题。因此，矿井水灾过程中涉险人员在巷道中受到的水流危险性评估是灾害应急工作的客观需求，建立矿井水害灾情和人员逃生救援之间的一个定量化连接桥梁是必要，且极具意义和价值的。

技术实现思路

1、有鉴于此，本技术的目的在于提出一种矿井水灾后巷道中水流危险性评价方法及相关设备。

2、基于上述目的，本技术第一方面提供了一种矿井水灾后巷道中水流危险性评价方法，包括：

3、获取相关基本参数；其中，所述相关基本参数包括：人体基本参数、矿井巷道基本参数、第一夹角、矿井任一位置的水流基本参数；

4、响应于确定所述相关参数的数量符合预设阈值，获取评价需求，根据所述评价需求确定预先构建的水流危险性微观尺度评价模型和水流危险性中观尺度评价模型，并根据所述相关基本参数和所述水流危险性微观尺度评价模型、水流危险性中观尺度评价模型，确定微观危险等级和中观危险等级；

5、响应于确定所述相关参数的数量不符合所述预设阈值，获取预先构建的水流危险性宏观尺度评价模型，根据所述水流危险性宏观尺度评价模型和所述相关基本参数，确定宏观危险等级；

6、根据所述微观危险等级、所述中观危险等级以及宏观危险等级对水流进行评价，确定微观水流危险性、中观水流危险性以及宏观水流危险性。

7、可选的，所述第一夹角为人体脚面宽度与水流方向的夹角；

8、所述人体基本参数包括：人体身高数据和人体体重数据；

9、所述矿井巷道基本参数包括：矿井内巷道地面摩擦因数和巷道坡度；

10、所述水流基本参数包括：水深、流速、密度以及水流方向。

11、可选的，所述方法，包括：

12、根据所述第一夹角、所述人体身高数据、人体体重数据、所述矿井内巷道地面摩擦因数、巷道坡度、水深、流速以及密度，确定身体有效迎流面积、人体浸水体积以及人体的重力；

13、根据所述身体有效迎流面积，确定第一作用力；其中，所述第一作用力为水流对所述身体有效迎流面积的垂向作用力；

14、根据所述人体浸水体积，确定第二作用力；其中，所述第二作用力为浸水部分在巷道坡面法线方向上的作用力；

15、根据所述人体的重力，确定第三作用力和第四作用力；其中，所述第三作用力为所述法线方向分量，所述第四作用力为平行坡面方向分量；

16、根据水流对所述身体有效迎流面积的垂向作用力，确定水流拖拽力和水流升力；

17、根据所述第二作用力、第三作用力和水流升力，确定脚底与巷道道路表面之间的摩擦力。

18、可选的，所述评价需求，包括：

19、第一评价需求和第二评价需求；其中，所述第一评价需求为确定危险的具体位置、具体等级以及对人体的影响程度，所述第二评价需求为确定危险区域和破坏强度；

20、所述根据所述评价需求确定预先构建的水流危险性微观尺度评价模型和水流危险性中观尺度评价模型，并根据所述相关基本参数和所述水流危险性微观尺度评价模型、水流危险性中观尺度评价模型确定微观危险等级和中观危险等级，包括：

21、响应于确定所述评价需求为所述第一评价需求，通过所述水流危险性微观尺度评价模型和所述相关基本参数，确定所述微观危险等级；

22、响应于确定所述评价需求为所述第二评价需求，通过所述水流危险性中观尺度评价模型和所述相关基本参数，确定所述中观危险等级。

23、可选的，所述通过所述水流危险性微观尺度评价模型和所述相关基本参数，确定所述微观危险等级，包括：

24、根据所述第二作用力、所述第三作用力以及所述水流升力，确定漂浮失稳可能性和漂浮失稳临界值；

25、响应于确定未发生漂浮失稳，根据所述脚底与巷道道路表面之间的摩擦力、所述平行坡面方向分量以及水流拖拽力，确定滑移失稳临界值；

26、响应于确定未发生漂浮失稳，获取第二作用力力矩、第三作用力力矩、第四作用力力矩、脚底与巷道道路表面之间的摩擦力力矩、水流拖拽力力矩以及水流升力力矩，根据所述第二作用力力矩、所述第三作用力力矩、所述第四作用力力矩、所述脚底与巷道道路表面之间的摩擦力力矩、所述水流拖拽力力矩以及所述水流升力力矩，确定倾覆失稳临界值；

27、根据所述滑移失稳临界值和所述倾覆失稳临界值，确定所述水流危险性评价值；

28、根据所述水流危险性评价值，确定所述微观危险等级。

29、可选的，所述水流危险性中观尺度评价模型为水流危险性中观尺度评价表；

30、所述通过所述水流危险性中观尺度评价模型和所述相关基本参数，确定所述中观危险等级，包括：

31、根据所述第二作用力、第三作用力、第四作用力、水流升力和水流拖拽力以及所述第二作用力、所述第三作用力、所述第四作用力、所述水流升力和所述水流拖拽力的力矩，确定涉水人员的漂浮系数、滑移系数以及倾覆系数；

32、根据所述漂浮系数、滑移系数以及倾覆系数确定，确定综合危险评估系数；

33、根据所述综合危险评估系数，通过所述水流危险性中观尺度评价模型，确定所述中观危险等级。

34、可选的，所述水流危险性宏观尺度评价模型为水流危险性宏观尺度评价表；

35、所述响应于确定所述相关参数的数量不符合预设阈值，获取预先构建的水流危险性宏观尺度评价模型，根据所述水流危险性宏观尺度评价模型和所述相关基本参数，确定宏观危险等级，包括：

36、响应于确定所述相关参数的数量不符合预设阈值，确定水深和流速；

37、根据所述水深和所述流速，确定单宽流量值；

38、根据所述单宽流量值，通过所述水流危险性宏观尺度评价模型，确定所述宏观危险等级。

39、基于同一发明构思，本技术第二方面提供了一种矿井水灾后巷道中水流危险性评价装置，包括：

40、参数获取模块，被配置为获取相关基本参数；其中，所述相关基本参数包括：人体基本参数、矿井巷道基本参数、第一夹角、矿井任一位置的水流基本参数；

41、第一等级确定模块，被配置为响应于确定所述相关参数的数量符合预设阈值，获取评价需求，根据所述评价需求确定预先构建的水流危险性微观尺度评价模型和水流危险性中观尺度评价模型，并根据所述相关基本参数和所述水流危险性微观尺度评价模型、所述水流危险性中观尺度评价模型，确定微观危险等级和中观危险等级；

42、第二等级确定模块，被配置为响应于确定所述相关参数的数量不符合所述预设阈值，获取预先构建的水流危险性宏观尺度评价模型，根据所述相关基本参数和所述水流危险性宏观尺度评价模型，确定宏观危险等级；

43、评价模块，被配置为根据所述微观危险等级、所述中观危险等级以及所述宏观危险等级对水流进行评价，确定微观水流危险性、宏观水流危险性以及中观水流危险性。

44、基于同一发明构思，本技术第三方面提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如第一方面所述的方法。

45、基于同一发明构思，本技术第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令用于使计算机执行第一方面所述方法。

46、基于同一发明构思，本技术第五方面提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序指令，当所述计算机程序指令在计算机上运行时，使得计算机执行如第一方面所述的方法。

47、从上面所述可以看出，本技术提供的矿井水灾后巷道中水流危险性评价方法及相关设备，该方法包括：首先获取人体基本参数、第一夹角、矿井巷道基本参数和矿井任一位置的水流基本参数；然后确定相关参数是否符合预设阈值，当符合预设阈值时，进一步确定评价需求，根据不同的评价需求分别确定矿井的微观危险等级和中观危险等级，其中，微观危险等级可以确定矿井中发生危险的具体人员、具体危险等级，中观危险等级可以确定矿井中任一指定区域具体哪个位置的危险高、破坏强度大小；当不符合预设阈值时首先选择基本的少数参数进行宏观危险等级计算，快速确定矿井发生灾害的区域。本技术通过建立微观、中观、宏观三个角度的评价标准克服了对矿井水灾过程中涉险人员的危险性认识不足，缺乏系统性分析的现状，和难以提供科学的“因人因灾”动态避险措施的困难。