[发明专利]一种露天铁矿端帮地下开采诱发地表移动范围预测方法

摘要

一种露天铁矿端帮地下开采诱发地表移动范围预测方法，包括：构建露天矿端帮矿体开采区域的等效节理岩体模型，模拟露天矿端帮边坡下矿体开采诱发岩层与地表移动与破坏规律；等效节理岩体模型的参数反分析：利用正交试验与数值模拟反演节理面的力学参数，得到节理面的最优力学参数；露天矿端帮矿体开采诱发地表移动范围预测：利用等效节理岩体模型进行露天端帮矿体开采模拟，计算地表各点沿X、Y、Z方向的位移并绘制位移等值线图，选定地表移动范围的边界，从而预测出地表移动范围；利用本发明进行露天矿端帮地下开采地表移动分析，可以确定不同开采阶段地表的变形破坏状态，为安全生产提供依据，避免因地表移动与塌陷引起的人员伤亡和财产损失。

主权项

1.一种露天矿坑端帮矿体地下开采诱发地表移动范围预测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、构建露天矿端帮矿体开采区域的等效节理岩体模型，模拟露天矿坑端帮边坡下矿体开采诱发岩层与地表移动与破坏规律：构建由类三棱柱组成的三维地质模型，在三维地质模型中添加节理面，将三维地质模型切割成岩石块体，形成等效节理岩体模型；步骤2、等效节理岩体模型的参数反分析：利用正交试验与数值模拟反演节理面的力学参数，得到节理面的最优力学参数；步骤3、露天矿坑端帮矿体开采诱发地表移动范围预测：利用等效节理岩体模型进行露天端帮矿体开采模拟，计算出地表各点沿X、Y、Z方向的位移并绘制位移等值线图，选定地表移动范围的边界，从而预测出地表移动范围；所述步骤1按以下步骤进行：步骤1‑1、从地形图中获取露天矿端帮矿体开采区域地表高程数据，并将地表高程数据作为采样数据；步骤1‑2、将露天矿端帮矿体开采区域的水平投影剖分成三角网，以采样数据为已知高程点，利用Kriging进行插值运算，求出三角网的结点的高程值，从而形成三维地表面；步骤1‑3、将三维地表面上的每一个三角形向下垂直延伸至露天矿端帮矿体开采区域的底部边界，形成由类三棱柱组成的三维地质模型；步骤1‑4、以类三棱柱为基本块体来表示某一段时间内被开采的矿体，导入到3DEC中：待开采矿体被划分成若干部分，每一部分代表某一段时间内被开采的矿体，在每一部分矿体被开采之后，进行迭代运算直到不平衡力小于给定值，得到该开采阶段的岩层与地表移动值；步骤1‑5、将节理简化成由多个平面拼接而成曲面，将同一组节理简化成平行的平面，节理的产状按同组节理产状的均值确定；步骤1‑6、利用3DEC的建模工具在三维地质模型中添加节理面，将三维地质模型切割成岩石块体，形成等效节理岩体模型。