[发明专利]一种矿山采空区的建模分析方法

说明书

本发明公开了一种矿山采空区的建模分析方法，包括如下步骤：采用三维激光扫描仪获得采空区的点云数据；处理点云数据得到整个采空区的点云三维模型；生成采空区的CAD面轮廓线；将CAD面轮廓线转换并导入成MIDAS软件中的面轮廓线；利用MIDAS软件处理生成与实际情况相符合的三维采空区实体模型；利用MIDAS软件生成包含采空区的三维矿山实体模型；将得到的采空区‑围岩实体模型进行网格划分，得到包含采空区的矿山三维网格模型；将MIDAS软件中的三维网格模型转换成FPN文件导入到FLAC软件中，赋予模型相关参数，建立研究所需的分析工况，对采空区进行各种情况的分析。本发明能更真实的反映采空区的实际情况，更准确的反映采空区的稳定性。

技术领域

本发明涉及采矿工程领域，特别地，涉及一种矿山采空区的建模分析方法。

背景技术

过去大部分矿山采用空场法开采地下矿体，由于各种原因，造成了有的矿山留有大面积的采空区，形成了采空区群，并严重影响矿山的安全生产。

为了解决现存采空区的稳定性问题，需要得知既有采空区的稳定性。目前最方便可行的方法就是采用数值模拟分析方法，采用数值模拟分析采空区的稳定性，面临的问题就是地下采空区如何准确的建立三维采空区模型。由于采空区面积较大，形状复杂多变，以往都是选取局部采空区或对整个采空区群进行简化后建立模型进行稳定性分析，一般只是用矿山提供的图纸，使用某种单一的软件对局部采空区进行简单分析和简单建模，例如FLAC^3D，MIDAS-GTS/NX，ABAQUS等。该分析方法一般都将采空区假设为较为规则的轮廓，不能如实反映地下采空区真实的形状体积等情况，很难得到较为准确的分析结果，不能为采空区治理提供较为准确的参考。

因此，本领域需要提供一种新的矿山采空区的建模分析方法。相应的，也需要一种矿山三维采空区实体模型的建立方法和一种包含采空区的三维矿山实体模型的建立方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种矿山采空区的建模分析方法、一种矿山三维采空区实体模型的建立方法和一种包含采空区的三维矿山实体模型的建立方法，为实现上述目的，本发明的技术方案包括如下所述内容。

首先本发明提供一种矿山三维采空区实体模型的建立方法，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。

本发明还提供一种包含采空区的三维矿山实体模型的建立方法，该方法包括以下步骤：