[发明专利]一种矿山采空区的建模分析方法

权利要求书

1.一种矿山采空区的建模分析方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

S1、采用三维激光扫描仪在矿山采空区进行扫描，将矿山采空区扫描成点云数据；

S2、通过处理三维激光扫描仪点云数据的软件对各个扫描节点所获得的点云进行拼接处理，得到整个采空区的由点云构建的三维模型；

S3、将处理完成的由点云构建的三维模型用处理三维激光扫描仪点云数据的软件保存成CAD软件可以打开的文件格式的点云文件；

S4、将保存的CAD软件可以打开的文件格式的点云文件导入到CAD软件中，在CAD软件中将采空区的轮廓用样条曲线描绘出来，形成采空区各个面的曲面轮廓线，并分别保存；

S5、将S4中得到的各个面的曲面轮廓线转换成MIDAS软件能识别的格式文件，并保存；

S6、将S5中的各个曲面的MIDAS软件能识别的格式文件，利用MIDAS有限元分析软件与CAD软件之间的接口导入到MIDAS有限元分析软件中，每个面的轮廓线处在同一个三维空间之中，还原了实际采空区每个曲面的轮廓线；

S7、利用MIDAS有限元分析软件中的前处理建模功能将每个面的轮廓线生成面，再由面生成实体；

S8、生成的多个实体通过MIDAS有限元分析软件中的实体交集运算实现对三维采空区模型的重构，形成了与实际情况相符合的三维采空区实体模型；

S9、与步骤S1～S8独立的，可在其先、在其后或同时进行地，利用MIDAS有限元分析软件中地层生成器，可由赋有高程的采空区地表等高线生成与实际相符合的地表面模型；

S10、与步骤S1～S8和步骤S9独立的，利用MIDAS有限元分析软件建立一定尺寸的矿山实体，该实体包含矿山的地质地层；

S11、将S9中得到的地表面与S10中的矿山实体进行面切割实体运算，即得到了与实际情况相符合的矿山地层地貌三维实体模型；

S12、将S8中的三维采空区实体模型与S11中的三维矿山实体模型进行布尔运算，即得到了包含采空区的三维矿山实体模型；

S13、将S12中得到的采空区-围岩实体模型使用MIDAS有限元分析软件进行精细化网格划分，得到包含采空区的矿山三维网格模型；

S14、在MIDAS有限元分析软件中将S13中的三维网格模型保存成FPN文件；

S15、利用FPNtoFLAC^3D.exe软件，将S14中的FPN文件转换成FLAC^3D文件；

S16、将S15中生成的FLAC^3D文件导入到FLAC^3D软件中，赋予模型中每种岩体物理力学参数，建立研究所需的分析工况，对地下采空区进行各种情况的分析。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1之前，先规划好要进行扫描的采空区，且在采空区内找到坐标原点，便于将扫描的采空区点云数据对应到实际采空区的位置，为后期模型的建立奠定基础。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中，还包括使用数据拼接标记，以便对采空区内进行两次以上三维激光扫描仪作业后得到的数据进行拼接识别。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤S1中，所述数据拼接标记包括至少两组圆球，且每组圆球为三个或以上，每次作业时在三维激光扫描仪的前方三个不同位置放置或挂设三个圆球，待此次三维激光扫描仪作业完成且扫描仪前行到这三个圆球前方时，将第二组圆球放置或挂设在三维激光扫描仪作业的前方的三个不同位置上；优选所述圆球为在黑暗处易于识别的白球。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中所述处理三维激光扫描仪点云数据的软件是FARO Scene软件。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，CAD软件是AutoCAD。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3中所述CAD软件可以打开的文件格式是.rcp格式。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S4中各个面的曲面轮廓线为各个面的不规则曲面轮廓线。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S5中MIDAS软件能识别的格式是.dxf格式。