【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于矿井巷道，具体涉及矿井巷道多点突水的水流路径求解方法。矿井突水水流路径及水位的增长变化是突水过程三维仿真的基础，合理的、接近真实的突水路径能为地下矿井水害的救灾避灾预案提供有效技术支持。
技术介绍
1、造成严重痛苦、给矿山企业带来巨大经济损失，因此，学者们从地下矿突水机理、突水水源判断、水灾灾情评估、水灾风险评估等方面进行研究以预防和控制水灾。然而，由于水文地质条件的复杂性、实际水害形成的多样性、人类对水害危险认识的局限性以及人员工作状态的不确定性等众多客观原因，煤矿水灾害事故总是难以避免。
2、当水灾发生时，若能利用信息和计算机仿真技术，快速推演突水过程的进展，为制订科学的救灾方案，为工人设计有效的逃生线路提供技术支持，有重要的应用价值和现实意义。实现上述想法的核心技术是有效的突水路径解算方法，学者们在这方面做了许多研究。
3、文献《计算机工程》2007年第33卷第14期中文章“基于元胞自动机的地下水突出与漫延仿真方法”，黄光球等提出了基于元胞自动机的地下水突出与漫延方法。方法中当元胞自动机的数量较大时，方法运算量较大，实现困难。
4、文献《金属矿山》2010年总第412期中文章“基于改进dijkstra算法的矿山突水可视化仿真”，周耀东等提出以dijkstra最短路径算法解算水流蔓延路径的方法。真实的水流路径是在重力作用下从高到低的变化过程，文献中的dijkstra算法不能有效地处理水流的自然特性，因此仿真模拟会有较大的误差。
5、文献《北京科技大学学报》2013
6、文献《煤炭工程》2018年第50卷第2期中文章“矿井巷道突(透)水蔓延模型研究及应用”，武强等提出用暴雨管理模型(storm water management model,swmm)建立矿井巷道突(透)水蔓延模型。文献中swmm与的煤矿突水的初始条件有较大区别，通常突水水流是从巷道的一个突水点涌出，而暴雨为多点汇流形成。模型仅在巷道水流稳定流动时可参考使用。
7、其他学者的研究多在上述研究的基础上进行改进。本专利技术提出的方法与文献所提方法有较大区别，方法假设水流从多个突水点涌出后，在重力作用下自然流动，然后基于水流在巷道中的存在状态解算水流过程。
技术实现思路
1、要解决的技术问题
2、矿井水灾害是矿山开采的典型事故，由于地层构造的复杂性，矿井水灾害是不可避免的。当矿井水灾害发生时，快速确定救灾方案和选择正确逃生路线，可以降低经济损失，挽救生命。根据突水点位置和突水量的大小解算出正确水流蔓延过程是逃生路线设计和救灾方案制订的基础。
3、为了解决矿井安全生产领域的地下矿井巷道突水问题，本专利技术提供一种基于水流状态解算多点恒定涌水的矿井巷道突水路径的方法。运用图论知识，根据水流在矿井巷道的流动状态组织水淹巷道，演化多突水点的突水水流蔓延过程，解算突水路径，为矿井水害救灾提供技术支持。
4、技术方案
5、一种基于水流状态解算多点恒定涌水的矿井巷道突水路径的方法，其特征在于步骤如下：
6、步骤1：加载数据，并规格化
7、1)加载矿井巷道
8、从数据文件读入矿井巷道数据，将数据按巷道组织，比较数据获取巷道端点三维坐标点(x,y,z)的最小值和最大值，得到虚拟的最小坐标点minpnt：
9、minpnt＝(minx,miny,minz)
10、和最大坐标点maxpnt：
11、maxpnt＝(maxx,maxy,maxz)
12、以这两个虚拟点为控制点，建立矩形研究区域，所有巷道落在此区域内；
13、2)设有n个突水点，加载突水点坐标(wtrxi,wtryi,wtrzi)，加载突水量数据inrwi，单位m3/s，加载突水点开始突水的时间inrti，i＝1，2，…，n；
14、3)数据规格化：将巷道的端点坐标，突水点的坐标分别减去最小坐标值；
15、步骤2：建立巷道连接矩阵，将突水点插入巷道网络
16、1)建立端点向量
17、根据加载巷道数据，对巷道端点编号，相同坐标的端点，保留一个，建立端点向量；端点结构包含信息有：端点坐标，连接的巷道；
18、2)建立巷道向量
19、对巷道进行编号，其端点用索引号记录，是其端点向量中的序号；巷道结构包含信息有：巷道起点和终点索引，巷道的截面形状；
20、3)将n个突水点逐个插入巷道，扩展端点向量和巷道向量
21、判断突水点在巷道的位置，若突水点与巷道端点重合，端点向量和巷道向量不变；若突水点位于某一巷道中间，将突水点编号，放在端点向量最后位置，同时突水点将其所在巷道分为两段，第一段保持原编号，修改末尾点为突水点，后一段放在巷道向量最后位置，修改其首点为突水点；
22、步骤3：在多突水点的突水系统中采用二级虚拟巷道方法处理各个突水点突水漫延路径的结合问题；
23、以下步骤为循环迭代过程：
24、步骤4：假设本循环有k个动态单元，对所有k个动态单元分别计算各动态单元的临界时间；
25、步骤5：比较各动态单元的临界时间，获取本次迭代的最小临界时间；
26、步骤6：根据最小临界时间更新各动态单元的水流状态，并保留临界时间等于最小临界时间的动态单元---临界单元；
27、步骤7：处理临界单元的临界巷道，临界巷道涉及状态转换、扩展、合并和派生新状态单元；
28、步骤8：判断迭代是否结束：如果系统只有一个状态单元，该状态单元的巷道组仅有下行巷道及充满巷道，且下行巷道只有第一水流巷道一条下行巷道，其水流为上行，此时该突水系统突水过程结束；否则，转步骤9；
29、步骤9：给各个状态单元重新分配突水流量；并根据各单元水流状态将单元划分为稳态单元和动态单元；返回步骤4。
30、本专利技术进一步的技术方案：步骤3具体如下：
31、步骤31：系统初始化，以第一个突水点开始突水的时间为系统零时刻，当第一个突水点开始突水后，系统自动生成有n+1个状态单元；有一个稳态单元，该单元仅有一个下行巷道——总虚拟巷道，其水流已抵达总虚拟巷道的底点水平，并分流了n个后续下行巷道；有n个动态单元，每个单元都是仅有一条下行巷道的动态单元，它们根据各自的涌水开始时间水流到达底点水平，即进入临界状态；
32、步骤32：对于进入临界状态的动态单元做分流处理，若有一巷道接口连接虚拟巷道，将该虚拟巷道并入本单元的下行巷道组，当到达该突水点突水时刻，启用该突水点。<本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于水流状态解算多点恒定涌水的矿井巷道突水路径的方法，其特征在于步骤如下：
2.根据权利要求1所述的基于水流状态解算多点恒定涌水的矿井巷道突水路径的方法，其特征在于：步骤3具体如下：
3.根据权利要求1所述的基于水流状态解算多点恒定涌水的矿井巷道突水路径的方法，其特征在于：步骤4具体如下：
4.根据权利要求1所述的基于水流状态解算多点恒定涌水的矿井巷道突水路径的方法，其特征在于：步骤7具体如下：
5.根据权利要求1所述的基于水流状态解算多点恒定涌水的矿井巷道突水路径的方法，其特征在于：步骤9中给各个状态单元重新分配突水流量具体如下：
6.根据权利要求1所述的基于水流状态解算多点恒定涌水的矿井巷道突水路径的方法，其特征在于：步骤9中根据各单元水流状态将单元划分为稳态单元和动态单元具体如下：
【技术特征摘要】
1.一种基于水流状态解算多点恒定涌水的矿井巷道突水路径的方法，其特征在于步骤如下：
2.根据权利要求1所述的基于水流状态解算多点恒定涌水的矿井巷道突水路径的方法，其特征在于：步骤3具体如下：
3.根据权利要求1所述的基于水流状态解算多点恒定涌水的矿井巷道突水路径的方法，其特征在于：步骤4具体如下：
4.根据权利要求1所述的基于水流状态解算多点恒...
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