[發明專利]一種露天礦端幫地下開采誘發地表裂縫分布規律預測方法

有效

• 申請號: 201610647905.7
• 申請日: 2016-08-09
• 公開（公告）號: CN106326528B
• 公開（公告）日: 2019-11-05
• 發明（設計）人: 邵安林;裴學斌;周仁杰;劉顯峰;尹華光;徐能雄;劉京平
• 申請（專利權）人: 鞍鋼集團礦業有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06T17/05;G06Q50/02
• 代理公司: 鞍山貝爾專利代理有限公司 21223
• 代理人: 林治錦

1.一種露天鐵礦端幫地下開采誘發地表裂縫分布規律預測方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、收集露天鐵礦區的地形地質資料，包括地形特征、地質界面特征、構造數據；

步驟2、模擬露天鐵礦坑端幫地下開采；

步驟2-1、露天鐵礦坑端幫地下開采模型構建：利用三維地質建模方法建立露天鐵礦區巖體三維地質模型，并將露天鐵礦區巖體三維地質模型劃分成適用于3DEC計算的離散塊體模型，劃分后的露天鐵礦區巖體三維地質模型即露天鐵礦坑端幫地下開采模型；

步驟2-2、露天鐵礦坑端幫地下開采模型參數確定：根據結構面分布特征、巖石風化程度、地下水分布特征，進行巖體質量級別評價，為地下開采數值模擬確定露天鐵礦區內巖體與結構面的物理力學參數；

步驟2-3、地下開采數值模擬：利用三維離散元方法，進行露天鐵礦坑端幫開采數值模擬計算，獲得巖層與地表移動規律；

步驟3、地表裂縫預測：選擇地表水平拉伸變形作為地表裂縫產生與否的判斷依據，當地表水平拉伸變形大于地表裂縫臨界水平拉伸變形時，地表將會產生裂縫，進而預測地表裂縫的產生范圍和分布規律，是指采動影響范圍內當地表水平變形達到該值時，地表可能產生裂縫，此時地表的水平拉伸應變值；

所述步驟2-1具體按如下步驟進行：

步驟2-1-1、利用三維地質建模方法生成露天鐵礦區地表面：先將露天鐵礦區剖分成三角形網；然后利用Kriging插值方法，以不規則分布的地表原始高程數據點為基礎，進行插值計算，生成露天鐵礦區地表曲面；

步驟2-1-2、將三維地質建模方法生成的露天鐵礦區地表曲面導入三維離散元法程序3DEC中，并映射至某一高度，形成以類三棱柱為基本塊體的三維地質模型；

步驟2-1-3、將以類三棱柱為基本塊體的三維地質模型中每組結構面簡化成一組平行的平面，產狀為其平均傾向或傾角；增大結構面間距，并保證距離待開采區域近的結構面間距小，而遠離待開采區域結構面間距逐漸增大；將各組結構面添加到以類三棱柱為基本塊體的三維地質模型中得到適用于3DEC計算的離散塊體模型，各離散塊體模型共同構成露天鐵礦坑端幫地下開采模型。

2.根據權利要求1所述的露天鐵礦端幫地下開采誘發地表裂縫分布規律預測方法，其特征在于，所述步驟2-2具體按如下步驟進行：

步驟2-2-1、露天鐵礦區巖體結構面分布特征的現場獲取：現場獲取結構面分布特征，包括：產狀、間距、延續性、粗糙程度、起伏度、側壁抗壓強度、充填情況、組數和塊體大小；并獲取礦體發育特征、巖體特征、礦區構造特征；

步驟2-2-2、確定巖石堅硬程度和巖體完整程度，進而評價巖體質量級別；

步驟2-2-3、根據巖石物理力學實驗結果、現場獲取的露天鐵礦區巖體結構面分布特征及巖體質量級別評價結果，確定露天鐵礦區內巖體與結構面的物理力學參數，包括：彈性模量、泊松比、粘聚力、內摩擦角、結構面法向與切向剛度。

3.根據權利要求1所述的露天鐵礦端幫地下開采誘發地表裂縫分布規律預測方法，其特征在于，所述步驟3具體按如下步驟進行：

步驟3-1、計算地表水平拉伸變形；

步驟3-2、根據露天鐵礦區實際情況確定地表裂縫臨界水平拉伸變形值；

步驟3-3、劃出采動影響范圍內水平變形大于該值的區域，即是地表裂縫可能產生的區域。