[发明专利]一种煤层开采覆岩沉陷三维半解析分析方法

摘要

本发明公开了一种煤层开采覆岩沉陷三维半解析分析方法，利用半解析数值分析方法来解决层状岩体矿山开采覆岩沉陷的三维分析。具体的，该分析方法包括如下步骤：(1)首先建立层状覆岩沉陷三维半解析模型；(2)然后利用一些层、柱单元的标准解析解，并结合有限元的离散化分析，完成条单元、柱单元和层单元之间的转化，实现对模型各部分的位移、单元刚度矩阵、单元载荷矩阵和应力的计算。本发明方法不仅克服了纯解析的理论分析在数学上的困难及应用上的局限性，又大大降低了基于全离散原理的纯数值方法的计算工作量。

主权项

一种煤层开采覆岩沉陷三维半解析分析方法，其特征在于，包括如下步骤：s1、建立层状覆岩沉陷三维半解析模型，其中：模型上部进行单元层分割，表土为水平层，视为横观各向同性材料，为水平条单元，采用二维解析的层单元，部分的局部坐标与整体坐标相重合；模型中部进行三角块分割，呈三角状的倾斜块，离散为三棱柱单元；模型下部进行单元层分割，包括开挖在内的呈倾斜状的各岩层，为倾斜条单元，采用二维解析的层单元，部分的局部坐标与整体坐标有一倾角，在局部坐标系下二者的计算公式有相同的形式；s2、利用一些层、柱单元的标准解析解，并结合有限元的离散化分析，完成条单元、柱单元和层单元之间的转化，实现对层状覆岩沉陷三维半解析模型各部分的位移、单元刚度矩阵、单元载荷矩阵和应力的计算。