[发明专利]一种矿山采空区的建模分析方法

摘要

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。

主权项

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。