CN116757557B - 一种基于数据分析的原矸充填开采质量评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于数据分析的原矸充填开采质量评估方法，具体涉及矸石充填开采技术领域，本发明对目标煤矿开采前后的岩层结构稳定性和地表下沉情况进行数据处理，计算了地质状态维稳系数和地表下沉控制质量指数，体现了本发明对煤矿开采区域地质环境以及地表下沉情况的维护能力，避免了煤矿开采对周围环境造成的巨大影响，本发明设置超长工作面进行煤矿的充填开采工作，降低了煤炭损失，提高了煤炭的产能，本发明基于地质状态维稳系数、地表下沉控制质量指数以及采煤效率指数计算了煤矿开采质量，从多个角度考虑并设置指标计算煤矿开采质量，提高了目标指数的全面性与精准性。

Description

一种基于数据分析的原矸充填开采质量评估方法

技术领域

本发明涉及矸石充填开采技术领域，更具体地说，本发明涉及一种基于数据分析的原矸充填开采质量评估方法。

背景技术

煤炭作为我国主体能源，在开采时不仅需要考虑产量问题，还要考虑其开采过程的固体废弃物是否对环境有害，在煤炭的开采过程需尽量减少对周围环境的影响。

现有的煤炭充填开采技术主要包含挖、采、充三个步骤，在挖到煤矿后利用采煤机进行割煤，在矿井中将开采出的原煤进行毛煤排矸，原煤经分级后进入识别装置，煤矸图像识别后利用高压空气将煤或矸石各自排出，将分离出来的精煤输送至地面，将分离出的矸石采用空巷充填技术进行后续充填工作，具有明显的抗强矿压效果，实现了矸石的自产自销，避免了由于矸石大量堆积造成的环境污染，减少了将矸石运输至地面的经济成本。

但是现有系统仍存在一些问题，在进行开采时仅仅考虑到了矸石的影响因素，在煤炭充填开采过程中还可能出现地表下沉和岩层特征改变的情况，应尽力降低地表下沉高度、保持岩层地质结构的稳定性，同时利用空巷充填技术进行充填，强矿压工作面过空巷的顶板控制难度较大，对于边角煤和保护煤柱等不规则煤体的充填开采具有局限性，应进一步优化该充填技术，降低顶板控制难度，降低煤炭损失。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种基于数据分析的原矸充填开采质量评估方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于数据分析的原矸充填开采质量评估方法，包括以下步骤：

S1：对目标煤矿开采区域进行地质勘测，获取目标煤矿开采区域内部地质结构信息并对岩层结构稳定性进行评估；

S2：基于目标煤矿开采区域的内部地质结构信息和所用开采设备设置煤矿开采的超长工作面长度、推进宽度以及开采高度；

S3：将目标煤矿开采区域按照开采空间体积划分为若干个子区域并进行编号，具体编号为a₁、a₂……a_n，基于目标开采区域的地理环境和岩层特点确定煤矿开采路线；

S4：按照开采路线进行煤矿开采工作，将采出的原煤输送至煤矸分选装置进行煤矸分选，分选完成后记录目标编号子区域开采到分选完成所需要的时间、采出的精煤量以及单位质量精煤含煤率；

S5：将分选后的精煤运输至精煤储存仓中，矸石则输送至矸石仓中；

S6：在目标编号子区域中的采空区布置若干个相同的充填工作面，将矸石仓中的原矸石全部运输至充填工作面进行充填并利用夯实机械增大充填物的夯实力，计算充填工作面的矸石压实率；

S7：获取开采后的岩层控制稳定性等级参数并与开采前的岩层控制稳定性等级参数进行比较计算地质状态维稳系数，对目标开采区域的开采完成后的地表下沉高度和充填工作面的矸石压实率进行处理计算地表下沉控制质量指数，由目标编号子区域开采到分选完成所需要的时间、采出的精煤质量以及单位质量精煤含煤率计算采煤效率指数并汇总求平均值；

S8：基于地质状态维稳系数、地表下沉控制质量指数以及平均采煤效率指数计算煤矿开采质量指数。

优选的，步骤S1中获取的目标煤矿开采区域的内部地质结构信息包括具体岩石种类、岩石成分报告、断层结构，以及孔隙结构，岩层结构稳定性评估过程如下：

S11：基于岩石种类和岩石成分计算岩石强度a_c，具体计算公式为：，其中b_i为岩石中不同成分的含量，x_i为不同成分的硬度；

S12：基于不同断层结构数量和岩石孔隙度计算岩石连接紧密度指数a_e，具体计算公式为：，其中n_a为断层结构数量，ξ_ai为岩石孔隙度；

S13：由岩石强度和岩石连接紧密度指数计算岩层结构稳定性指数at，具体计算公式为：，其中y₁、y₂为不同影响因素对应的岩层稳定性影响指数，y₁>0、y₂>0；

S14：对计算出的岩层结构稳定性指数设定等级，岩层结构稳定性指数由低到高对应级别分别为超低稳、低稳、稳定、超稳定，将其数据化则对应的不同等级参数为θ_a、θ_b、θ_c、θ_d，，θ_a>0。

优选的，步骤S3中的开采空间体积为设置的超长工作面长度L_a、推进宽度L_b以及开采高度L_c组合生成的空间的体积V_a，具体计算公式为：。

优选的，步骤S4中煤矸分选方案的挑选步骤如下：

S41、抽样检测目标开采区域煤矿的含矸率、密度、硬度，以及粒度信息，根据目标煤质的抽样检测结果和煤矿用途确定原煤的分选指标和入选粒度；

S42、将不同煤矸分选方法对应的粒度分选区间与入选粒度进行匹配，若入选粒度在分选区间内则匹配度c_a数值为1，若入选粒度超出分选区间则匹配度c_a数值为0；

S43、根据采集到的数据建立数值模型计算理想状态下不同分选方法处理同一批质量为mt的原煤最后得到的单位质量精煤含煤率e_a，具体计算公式为：，m₀为1kg的精煤，m_a为1kg精煤中包含的煤的质量，单位质量分选成本p_e的计算公式为：/>，p_a为分选质量为m_t的原煤总分选成本；

S44、基于每一种分选方案的入选粒度匹配度、单位质量精煤含煤率以及单位质量分选成本计算分选能力指数c_t，具体计算公式为：；

S45、比较不同分选方法的分选能力指数，数值最大的即为目标煤矸分选方案。

优选的，步骤S6中充填工作面的矸石压实率α_c的具体计算公式为：，L_d为工作面顶板下沉高度，若工作面顶板下沉高度大于预设值则继续对该充填物进行充填，直到工作面顶板下沉高度小于或者等于预设值。

优选的，步骤S7中具体数据处理过程如下：

S71、采取相同方法获取开采后目标区域的岩层控制稳定性等级参数并与开采前的岩层控制稳定性等级参数进行比较计算地质状态维稳系数β_a，具体计算公式为：；

S72、获取不同目标编号子区域的地表下沉高度h_a，挑选出数值最大的地表下沉高度与预设的地表下沉高度进行对比，计算地表下沉控制质量指数γ_a，具体计算公式为：；

S73、计算采煤效率指数η_a，具体计算公式为：，m_c为采出的精煤质量，t_a为在目标编号子区域内开采到分选完成的时间，将各个子区域内的采煤效率指数汇总求平均值η_e，具体计算公式为：/>。

优选的，步骤S8基于地质状态维稳系数β_a、地表下沉控制质量指数γ_a以及平均采煤效率指数η_e计算煤矿开采质量指数Q_t的具体计算公式为：，j₁、j₂、j₃为不同影响因素的指数调整因子，j₁>0、j₂>0、j₃>0，Φ_a为环保调控系数。

本发明的技术效果和优点：

本发明对目标煤矿开采前后的岩层结构稳定性和地表下沉情况进行数据处理，计算了地质状态维稳系数和地表下沉控制质量指数，体现了本发明对煤矿开采区域地质环境以及地表下沉情况的维护能力，避免了煤矿开采对周围环境造成的巨大影响，本发明设置超长工作面进行煤矿的充填开采工作，降低了煤炭损失，提高了煤炭的产能，本发明基于地质状态维稳系数、地表下沉控制质量指数以及采煤效率指数计算了煤矿开采质量，从多个角度考虑并设置指标计算煤矿开采质量，提高了目标指数的全面性与精准性。

附图说明

图1为本发明的方法步骤图。

图2为本发明的系统结构框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示本实施例提供一种基于数据分析的原矸充填开采质量评估方法，包括以下步骤：

S1：对目标煤矿开采区域进行地质勘测，获取目标煤矿开采区域内部地质结构信息并对岩层结构稳定性进行评估；

进一步，所述步骤S1中获取的目标煤矿开采区域的内部地质结构信息包括具体岩石种类、岩石成分报告、断层结构，以及孔隙结构，岩层结构稳定性评估过程如下：

S11：基于岩石种类和岩石成分计算岩石强度a_c，具体计算公式为：，其中b_i为岩石中不同成分的含量，x_i为不同成分的硬度；

S12：基于不同断层结构数量和岩石孔隙度计算岩石连接紧密度指数a_e，具体计算公式为：，其中n_a为断层结构数量，ξ_ai为岩石孔隙度；

S13：由岩石强度和岩石连接紧密度指数计算岩层结构稳定性指数at，具体计算公式为：，其中y₁、y₂为不同影响因素对应的岩层稳定性影响指数，y₁>0、y₂>0；

S14：对计算出的岩层结构稳定性指数设定等级，岩层结构稳定性指数由低到高对应级别分别为超低稳、低稳、稳定、超稳定，将其数据化则对应的不同等级参数为θ_a、θ_b、θ_c、θ_d，，θ_a>0。

S2：基于目标煤矿开采区域的内部地质结构信息和所用开采设备设置煤矿开采的超长工作面长度、推进宽度以及开采高度；

本实施例中具体需要说明的是，开采高度的设定与所用采煤机的型号有关，指采煤机的实际开采高度，分层开采厚度煤层，或有顶煤冒落，或有底煤残留时，煤层厚度就大于采高，反之，在薄煤层中，由于截割顶板或底板，采高也可能大于煤层厚度，在采煤时工作面采用及时移驾支护方式，设置距离传感器检测移驾与采煤机之间的距离，在距离超限或者过近时均控制移驾保持限定距离，设置摄像头监控工作面回采状态，监测到工作面顶板破碎或者端面距过大时发送指令控制移驾及时支护暴露的顶板，同时在采煤机后方预设位置点设置可推移刮板运输机将所采原煤输送至煤矸分选装置。

S3：将目标煤矿开采区域按照开采空间体积划分为若干个子区域并进行编号，具体编号为a₁、a₂……a_n，基于目标开采区域的地理环境和岩层特点确定煤矿开采路线；

进一步，所述步骤S3中的开采空间体积为设置的超长工作面长度L_a、推进宽度L_b以及开采高度L_c组合生成的空间的体积V_a，具体计算公式为：。

S4：按照开采路线进行煤矿开采工作，将采出的原煤输送至煤矸分选装置进行煤矸分选，分选完成后记录目标编号子区域开采到分选完成所需要的时间、采出的精煤量以及单位质量精煤含煤率；

进一步，所述步骤S4中煤矸分选方案的挑选步骤如下：

S41、抽样检测目标开采区域煤矿的含矸率、密度、硬度，以及粒度信息，根据目标煤质的抽样检测结果和煤矿用途确定原煤的分选指标和入选粒度；

S42、将不同煤矸分选方法对应的粒度分选区间与入选粒度进行匹配，若入选粒度在分选区间内则匹配度c_a数值为1，若入选粒度超出分选区间则匹配度c_a数值为0；

S43、根据采集到的数据建立数值模型计算理想状态下不同分选方法处理同一批质量为mt的原煤最后得到的单位质量精煤含煤率e_a，具体计算公式为：，m₀为1kg的精煤，m_a为1kg精煤中包含的煤的质量，单位质量分选成本p_e的计算公式为：/>，p_a为分选质量为m_t的原煤总分选成本；

S44、基于每一种分选方案的入选粒度匹配度、单位质量精煤含煤率以及单位质量分选成本计算分选能力指数c_t，具体计算公式为：；

S45、比较不同分选方法的分选能力指数，数值最大的即为目标煤矸分选方案。

S5：将分选后的精煤运输至精煤储存仓中，矸石则输送至矸石仓中；

S6：在目标编号子区域中的采空区布置若干个相同的充填工作面，将矸石仓中的原矸石全部运输至充填工作面进行充填并利用夯实机械增大充填物的夯实力，计算充填工作面的矸石压实率；

进一步，所述步骤S6中充填工作面的矸石压实率α_c的具体计算公式为：，L_d为工作面顶板下沉高度，若工作面顶板下沉高度大于预设值则继续对该充填物进行充填，直到工作面顶板下沉高度小于或者等于预设值。

本实施例中具体需要说明的是，现提供一种采空区域充填方案的选择方法，包括以下步骤：

S61、基于使用的分选方案计算单位质量原煤矸石采出率f_a，具体计算公式为：,m_b为1kg原煤中分离出的矸石质量，m_v为1kg原煤；

S62、对采出率进行评级，依据数值由低至高设定等级为低、中、高三个级别，将其数据化则有等级参数δ_a、δ_b、δ_c，，δ_a>0；

S63、由岩层结构稳定性等级参数和单位质量原煤矸石采出率等级参数共同决定充填方式，若岩层结构稳定性等级参数为θ_a，选择全充，若岩层结构稳定性等级参数为θ_b，单位质量原煤矸石采出率等级参数为δ_c，选择全充，若岩层结构稳定性等级参数为θ_c，单位质量原煤采出率等级参数为δ_a，选择全充、若岩层结构稳定性等级参数为θ_d，单位质量原煤采出率等级参数为δ_a，选择全充。

S7：获取开采后的岩层控制稳定性等级参数并与开采前的岩层控制稳定性等级参数进行比较计算地质状态维稳系数，对目标开采区域的开采完成后的地表下沉高度和充填工作面的矸石压实率进行处理计算地表下沉控制质量指数，由目标编号子区域开采到分选完成所需要的时间、采出的精煤质量以及单位质量精煤含煤率计算采煤效率指数并汇总求平均值；

进一步，所述步骤S7中具体数据处理过程如下：

S71、采取相同方法获取开采后目标区域的岩层控制稳定性等级参数并与开采前的岩层控制稳定性等级参数进行比较计算地质状态维稳系数β_a，具体计算公式为：；

S72、获取不同目标编号子区域的地表下沉高度h_a，挑选出数值最大的地表下沉高度与预设的地表下沉高度进行对比，计算地表下沉控制质量指数γ_a，具体计算公式为：；

S73、计算采煤效率指数η_a，具体计算公式为：，m_c为采出的精煤质量，t_a为在目标编号子区域内开采到分选完成的时间，将各个子区域内的采煤效率指数汇总求平均值η_e，具体计算公式为：/>。

S8：基于地质状态维稳系数、地表下沉控制质量指数以及平均采煤效率指数计算煤矿开采质量指数。

进一步，所述步骤S8基于地质状态维稳系数β_a、地表下沉控制质量指数γ_a以及平均采煤效率指数η_e计算煤矿开采质量指数Q_t，具体计算公式为：，j₁、j₂、j₃为不同影响因素的指数调整因子，j₁>0、j₂>0、j₃>0，Φ_a为环保调控系数。

本实施例中具体需要说明的是，对于本发明中的所有预设值的设定均在实际应用时进行选取，不在此作出取值限制，环保调控系数与矸石的回收利用情况有关，具体计算过程如下：

A1、汇总煤矸石分选数据和矸石充填数据后统计矸石的总分离量Me和矸石的总堆积量Mc；

A2、计算煤矸石回收利用率u_a，具体计算公式为：；

A3、计算环保调控系数Φ_a，具体计算公式为：。

如图2本实施例提供一种基于数据分析的原矸充填开采质量评估系统，包括地质评估模块、设备选型模块、参数设置模块、开采路线规划模块、原煤开采模块、煤矸分选模块、精煤储存模块、矸石储存模块、矸石充填模块、地表下沉信息记录模块、煤矿开采数据处理模块、开采质量指数计算模块，信息输出模块以及数据库。

所述地质评估模块与煤矿开采数据处理模块连接，所述地质评估模块、设备选型模块、参数设置模块、开采路线规划模块，以及原煤开采模块依次连接，所述原煤开采模块与煤矸分选模块连接，所述煤矸分选模块分别与精煤储存模块、矸石储存模块以及煤矿开采数据处理模块连接，所述矸石储存模块与矸石充填模块连接，所述矸石充填模块与煤矿开采数据处理模块连接，所述地表下沉信息记录模块与煤矿开采数据处理模块连接，所述煤矿开采数据处理模块与开采质量指数计算模块连接，所述开采质量指数计算模块与信息输出模块连接，所述数据库与系统中所有模块连接。

所述地质评估模块对目标煤矿开采区域进行地质勘测，获取目标煤矿开采区域内部地质结构信息并对煤矿开采前后的岩层结构稳定性进行评估；

所述设备选型模块基于煤矿开采需要和目标煤矿开采区域的内部地质结构信息选择开采设备；

所述参数设置模块基于目标煤矿开采区域的内部地质结构信息和所用开采设备设置煤矿开采的超长工作面长度、推进宽度以及开采高度；

所述开采路线规划模块将目标煤矿开采区域按照开采空间体积划分为若干个子区域并进行编号，具体编号为a₁、a₂……a_n，基于目标开采区域的地理环境和岩层特点确定煤矿开采路线；

所述原煤开采模块按照开采路线进行煤矿开采工作并将采出的原煤输送至煤矸分选模块进行煤矸分选；

所述煤矸分选模块用于对原煤开采模块发送的原煤进行分选，将分选完成的精煤发送至精煤储存模块，矸石发送至矸石储存模块，分选完成后记录目标编号子区域开采到分选完成所需要的时间、采出的精煤量以及单位质量精煤含煤率；

所述精煤储存模块用于储存煤矸分选出的精煤；

所述矸石储存模块用于储存煤矸分选出的矸石；

所述矸石充填模块将矸石从矸石储存模块输送至充填工作面进行充填，充填完成后计算充填工作面的矸石压实率；

所述地表下沉信息记录模块用于记录不同目标编号子区域的地表下沉高度；

所述煤矿开采数据处理模块基于开采前后的岩层控制稳定性等级参数计算地质状态维稳系数，基于目标开采区域开采完成后的地表下沉高度和充填工作面的矸石压实率计算地表下沉控制质量指数，基于目标编号子区域开采到分选完成所需要的时间、采出的精煤质量以及单位质量精煤含煤率计算平均采煤效率指数；

所述开采质量指数计算模块基于地质状态维稳系数、地表下沉控制质量指数以及平均采煤效率指数计算煤矿开采质量指数；

所述信息输出模块将计算出的煤矿开采质量指数输出至煤矿开采管理中心；

所述数据库用于储存系统中的所有数据信息。

最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种基于数据分析的原矸充填开采质量评估方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：对目标煤矿开采区域进行地质勘测，获取目标煤矿开采区域内部地质结构信息并对岩层结构稳定性进行评估；

所述步骤S1中获取的目标煤矿开采区域的内部地质结构信息包括具体岩石种类、岩石成分报告、断层结构，以及孔隙结构，岩层结构稳定性评估过程如下：

S11：基于岩石种类和岩石成分计算岩石强度a_c，具体计算公式为：，其中b_i为岩石中不同成分的含量，x_i为不同成分的硬度；

S12：基于不同断层结构数量和岩石孔隙度计算岩石连接紧密度指数a_e，具体计算公式为：，其中n_a为断层结构数量，ξ_ai为岩石孔隙度；

S13：由岩石强度和岩石连接紧密度指数计算岩层结构稳定性指数a_t，具体计算公式为：，其中y₁、y₂为不同影响因素对应的岩层稳定性影响指数，y₁>0、y₂>0；

S14：对计算出的岩层结构稳定性指数设定等级，岩层结构稳定性指数由低到高对应级别分别为超低稳、低稳、稳定、超稳定，将其数据化则对应的不同等级参数为θ_a、θ_b、θ_c、θ_d，，θ_a>0；

S2：基于目标煤矿开采区域的内部地质结构信息和所用开采设备设置煤矿开采的超长工作面长度、推进宽度以及开采高度；

S3：将目标煤矿开采区域按照开采空间体积划分为若干个子区域并进行编号，具体编号为a₁、a₂……a_n，基于目标开采区域的地理环境和岩层特点确定煤矿开采路线；

S4：按照开采路线进行煤矿开采工作，将采出的原煤输送至煤矸分选装置进行煤矸分选，分选完成后记录目标编号子区域开采到分选完成所需要的时间、采出的精煤量以及单位质量精煤含煤率；

所述步骤S4中煤矸分选方案的挑选步骤如下：

S41、抽样检测目标开采区域煤矿的含矸率、密度、硬度，以及粒度信息，根据目标煤质的抽样检测结果和煤矿用途确定原煤的分选指标和入选粒度；

S42、将不同煤矸分选方法对应的粒度分选区间与入选粒度进行匹配，若入选粒度在分选区间内则匹配度c_a数值为1，若入选粒度超出分选区间则匹配度c_a数值为0；

S43、根据采集到的数据建立数值模型计算理想状态下不同分选方法处理同一批质量为mt的原煤最后得到的单位质量精煤含煤率e_a，具体计算公式为：，m₀为1kg的精煤，m_a为1kg精煤中包含的煤的质量，单位质量分选成本p_e的计算公式为：/>，p_a为分选质量为m_t的原煤总分选成本；

S44、基于每一种分选方案的入选粒度匹配度、单位质量精煤含煤率以及单位质量分选成本计算分选能力指数c_t，具体计算公式为：；

S45、比较不同分选方法的分选能力指数，数值最大的即为目标煤矸分选方案；

S5：将分选后的精煤运输至精煤储存仓中，矸石则输送至矸石仓中；

S6：在目标编号子区域中的采空区布置若干个相同的充填工作面，将矸石仓中的原矸石全部运输至充填工作面进行充填并利用夯实机械增大充填物的夯实力，计算充填工作面的矸石压实率；

所述步骤S6中充填工作面的矸石压实率α_c的具体计算公式为：，L_d为工作面顶板下沉高度，若工作面顶板下沉高度大于预设值则继续对该充填物进行充填，直到工作面顶板下沉高度小于或者等于预设值；

S7：获取开采后的岩层控制稳定性等级参数并与开采前的岩层控制稳定性等级参数进行比较计算地质状态维稳系数，对目标开采区域的开采完成后的地表下沉高度和充填工作面的矸石压实率进行处理计算地表下沉控制质量指数，由目标编号子区域开采到分选完成所需要的时间、采出的精煤质量以及单位质量精煤含煤率计算采煤效率指数并汇总求平均值；

所述步骤S7中具体数据处理过程如下：

S71、采取相同方法获取开采后目标区域的岩层控制稳定性等级参数并与开采前的岩层控制稳定性等级参数进行比较计算地质状态维稳系数β_a，具体计算公式为：；

S72、获取不同目标编号子区域的地表下沉高度h_a，挑选出数值最大的地表下沉高度与预设的地表下沉高度进行对比，计算地表下沉控制质量指数γ_a，具体计算公式为：；

S73、计算采煤效率指数η_a，具体计算公式为：，m_c为采出的精煤质量，t_a为在目标编号子区域内开采到分选完成的时间，将各个子区域内的采煤效率指数汇总求平均值η_e，具体计算公式为：/>；

S8：基于地质状态维稳系数、地表下沉控制质量指数以及平均采煤效率指数计算煤矿开采质量指数；

所述步骤S8基于地质状态维稳系数β_a、地表下沉控制质量指数γ_a以及平均采煤效率指数η_e计算煤矿开采质量指数Q_t的具体计算公式为：，j₁、j₂、j₃为不同影响因素的指数调整因子，j₁>0、j₂>0、j₃>0，Φ_a为环保调控系数。

2.根据权利要求1所述的一种基于数据分析的原矸充填开采质量评估方法，其特征在于：所述步骤S3中的开采空间体积为设置的超长工作面长度L_a、推进宽度L_b以及开采高度L_c组合生成的空间的体积V_a，具体计算公式为：。