[发明专利]一种露天矿端帮地下开采诱发地表裂缝分布规律预测方法

摘要

本发明提供一种露天矿端帮地下开采诱发地表裂缝分布规律预测方法，包括：收集露天铁矿区的地形地质资料；露天铁矿坑端帮地下开采模型构建；露天铁矿坑端帮地下开采模型参数确定；地下开采数值模拟：利用三维离散元方法，进行露天铁矿坑端帮开采数值模拟计算，获得岩层与地表移动规律；地表裂缝预测。本发明立足于解决铁矿露天转地下矿山的端帮开采引起的地表开裂预测问题，利用三维地质建模方法建立露天铁矿区岩体三维地质模型，并将露天铁矿区岩体三维地质模型划分成适用于3DEC计算的离散块体模型。利用本发明方法可以预测出地下开采过程中地表裂缝的分布范围与形式，为矿山安全生产提供支持。

主权项

1.一种露天铁矿端帮地下开采诱发地表裂缝分布规律预测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、收集露天铁矿区的地形地质资料，包括地形特征、地质界面特征、构造数据；步骤2、模拟露天铁矿坑端帮地下开采；步骤2‑1、露天铁矿坑端帮地下开采模型构建：利用三维地质建模方法建立露天铁矿区岩体三维地质模型，并将露天铁矿区岩体三维地质模型划分成适用于3DEC计算的离散块体模型，划分后的露天铁矿区岩体三维地质模型即露天铁矿坑端帮地下开采模型；步骤2‑2、露天铁矿坑端帮地下开采模型参数确定：根据结构面分布特征、岩石风化程度、地下水分布特征，进行岩体质量级别评价，为地下开采数值模拟确定露天铁矿区内岩体与结构面的物理力学参数；步骤2‑3、地下开采数值模拟：利用三维离散元方法，进行露天铁矿坑端帮开采数值模拟计算，获得岩层与地表移动规律；步骤3、地表裂缝预测：选择地表水平拉伸变形作为地表裂缝产生与否的判断依据，当地表水平拉伸变形大于地表裂缝临界水平拉伸变形时，地表将会产生裂缝，进而预测地表裂缝的产生范围和分布规律，是指采动影响范围内当地表水平变形达到该值时，地表可能产生裂缝，此时地表的水平拉伸应变值；所述步骤2‑1具体按如下步骤进行：步骤2‑1‑1、利用三维地质建模方法生成露天铁矿区地表面：先将露天铁矿区剖分成三角形网；然后利用Kriging插值方法，以不规则分布的地表原始高程数据点为基础，进行插值计算，生成露天铁矿区地表曲面；步骤2‑1‑2、将三维地质建模方法生成的露天铁矿区地表曲面导入三维离散元法程序3DEC中，并映射至某一高度，形成以类三棱柱为基本块体的三维地质模型；步骤2‑1‑3、将以类三棱柱为基本块体的三维地质模型中每组结构面简化成一组平行的平面，产状为其平均倾向或倾角；增大结构面间距，并保证距离待开采区域近的结构面间距小，而远离待开采区域结构面间距逐渐增大；将各组结构面添加到以类三棱柱为基本块体的三维地质模型中得到适用于3DEC计算的离散块体模型，各离散块体模型共同构成露天铁矿坑端帮地下开采模型。