[發(fā)明專利]基于覆巖離層動態(tài)發(fā)展的地表沉陷動態(tài)過程的展現方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710208457.5
• 申請日: 2017-03-31
• 公開（公告）號: CN106884657B
• 公開（公告）日: 2019-05-21
• 發(fā)明（設計）人: 于廣明;袁長豐;王大寧;周福強;米文瑞;秦擁軍
• 申請（專利權）人: 青島理工大學
• 主分類號: E21C41/18
• 分類號: E21C41/18
• 代理公司: 青島中天匯智知識產權代理有限公司 37241
• 代理人: 萬桂斌

本發(fā)明公開一種基于覆巖離層動態(tài)發(fā)展的地表沉陷動態(tài)過程的展現方法，包括：步驟S1、對覆巖離層的產生進行力學分析；步驟S2、建立離層發(fā)育空間位置圖；步驟S3、基于簡支梁的覆巖移動模型，建立上覆巖層的撓度曲線微分方程；步驟S4、建立采動覆巖沉陷模型并將其可視化。通過探究覆巖離層發(fā)生、發(fā)展、演化的一般力學行為，并將地表沉陷過程與離層演化過程相結合，通過建立地表沉陷依賴離層演化的模型，精確還原覆巖離層的演化過程，明確造成沉陷與離層的對應關系，為安全生產提供指導。

技術領域

本發(fā)明屬于礦山安全技術領域，涉及地表沉陷預測技術，特別針對覆巖離層動態(tài)發(fā)展對地表沉陷的影響，提出一種基于覆巖離層動態(tài)發(fā)展的地表沉陷動態(tài)過程的展現方法。

背景技術

隨著煤礦開采規(guī)模的不斷增加，礦區(qū)開采沉陷帶來的損害日趨加劇，地表沉陷將導致耕地破壞，建(構)筑物受損甚至垮塌等，嚴重影響了人們的安全生產和正常生活，是一種嚴重的地質災害現象，其造成的后果已經成為社會焦點問題，嚴重威脅社會的和諧穩(wěn)定。

影響地表沉陷的因素很多，如開采厚度、開采深度、覆巖性質等，這些因素多為自然因素和人為因素。除了上述因素外，還存在著一種介質因素，對地表沉陷有著非常大的影響，就是離層，離層的發(fā)育狀態(tài)在一定程度上決定著地表沉陷的大小，如離層發(fā)育的高度、寬度等。地表沉陷是一種由漸變到突變，再由突變到漸變的動態(tài)過程，覆巖離層的演對地表沉陷起著重要作用，但是由于現有技術的不足，無法精確還原覆巖離層的演化過程，造成沉陷與離層的對應關系不明確，通過將地表沉陷過程與離層演化過程相結合，對提高安全生產具有重要意義,因此，對于探究覆巖離層發(fā)生、發(fā)展、演化的過程十分重要。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于探究覆巖離層發(fā)生、發(fā)展、演化的一般力學行為，并將地表沉陷過程與離層演化過程相結合，旨在建立地表沉陷依賴離層演化的模型，為安全生產提供參考。

本發(fā)明是采用以下的技術方案實現的：

一種基于覆巖離層動態(tài)發(fā)展的地表沉陷動態(tài)過程的展現方法，包括以下步驟：

步驟S1、對覆巖離層的產生進行力學分析；

步驟S2、建立離層發(fā)育空間位置圖；

步驟S3、基于簡支梁的覆巖移動模型，建立上覆巖層的撓度曲線微分方程；

步驟S4、建立采動覆巖沉陷模型并將其可視化。

進一步的，所述步驟S4中基于3DMAX實現采動覆巖離層動畫展現，包括以下步驟：

步驟S41、利用RFPA軟件確定離層的產生；

步驟S42、各巖層的下沉撓度曲線計算；

步驟S43、采動覆巖模型形態(tài)生成、修改及輸出；

步驟S44、圖像制作與選??；

步驟S45、虛擬采動覆巖沉陷動畫。

進一步的，所述步驟S41確定離層產生具體包括以下步驟：

步驟S411、統(tǒng)計各巖層的物理力學參數，包括巖性、巖層厚度、泊松比、密度、內摩擦角、粘聚力、彈性模量、抗拉強度、抗壓強度；

步驟S412、將上述參數輸入RFPA軟件中，確定模型尺寸：模型的長度為煤層采寬的2倍，模型左右邊界為水平約束，模型上邊界為自由端，模型下邊界同時作用水平約束和豎直約束；

步驟S413、根據離層產生的力學條件，判斷離層產生與否；

步驟S414、若離層產生，則輸出離層產生的位置、長度和斷裂角；否則執(zhí)行步驟S412。

進一步的，所述步驟S42中，根據上覆巖層的撓度曲線微分方程，獲得離層上覆巖層的下沉撓度曲線微分方程。