地面支撑设计工具制造技术

一种设计地下挖掘的方法包括以下步骤：开发用于所述地下挖掘的多个输入参数；执行第一次设计迭代以确定初始地面支撑系统设计；评估所述初始地面支撑系统设计的运动学稳定性；确定所述运动学稳定性是否满足预定安全系数；以及再次迭代所述初始地面支撑系统设计直至所述运动学稳定性满足所述预定安全系数。

Ground support design tool

A method of designing underground mining includes the following steps: developing multiple input parameters for the underground mining, executing the first design iteration to determine the design of the initial ground support system, assessing the kinematic stability of the design of the initial ground support system, and determining whether the kinematic stability is satisfied with the predetermined safety. The initial ground support system is iterated again until the kinematic stability satisfies the predetermined safety factor.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】地面支撑设计工具
本专利技术大体上涉及地下挖掘的设计，并且更具体地涉及设计用于地下挖掘的地面支撑系统的系统和方法。
技术介绍
设计用于地下挖掘的地面支撑系统的许多不同方法是已知的并且已经用了数十年以满足各种性能和安全标准。然而，设计方法通常是迭代的并且需要大量的时间和努力来从可用于在各种条件下确定支撑需求的许多选项中进行选择。
技术实现思路
允许用户在计算机上开发用于地下挖掘的设计工具的一个实施方式可以包括挖掘细节工具。挖掘细节工具接收与待开发的地下挖掘有关的信息。应力估计器工具与挖掘细节工具功能性关联，接收与应力计算参数相关联的信息。应力估计器工具基于与应力参数和待开发的地下挖掘有关的信息来计算地下挖掘附近的地面应力。岩体特征工具接收与临近地下挖掘的岩体的地质特征有关的信息。岩体特征工具还基于与地质特征有关的信息估计地面类型分类(groundtypecategory)。地面支撑系统示意工具与挖掘细节工具功能性关联，且地面支撑系统示意工具生成待开发的地下挖掘的至少一个示意表示。楔评估工具与挖掘细节工具、应力估计器工具、岩体特征工具和地面支撑系统示意工具功能性关联，楔评估工具估计待开发的地下挖掘的支撑需求且产生与待开发的地下挖掘的运动学稳定性有关的信息。还公开了设计地下挖掘的方法，包括以下步骤：开发用于地下挖掘的多个输入参数；执行第一次设计迭代以确定初始地面支撑系统设计；评估初始地面支撑系统设计的运动学和/或动态稳定性；确定运动学和/或动态稳定性是否满足预定的安全系数；以及迭代初始地面支撑系统设计直至达到预定的安全系数。地面支撑设计系统可以包括：显示系统、输入系统和计算机系统，计算机系统与显示系统和输入系统功能性关联。计算机系统进一步包括挖掘细节工具，该挖掘细节工具在显示系统上生成多个输入域以允许用户使用输入系统输入与待开发的地下挖掘有关的信息。应力估计器工具与挖掘细节工具功能性关联，在显示系统上生成多个输入域以允许用户使用输入系统输入与应力计算参数有关的信息。应力估计器工具基于与应力计算参数和待开发的所述地下挖掘有关的输入信息来计算地下挖掘附近的地面应力。岩体特征工具在显示系统上生成多个输入域以允许用户使用输入系统输入与临近地下挖掘的岩体的地质特征有关的信息。岩体特征工具基于所输入的与地质特征有关的信息估计地面类型分类。地面支撑系统示意工具与挖掘细节工具功能性关联，在显示系统上生成待开发的地下挖掘的至少一个示意表示。楔评估工具与挖掘细节工具、应力估计器工具、岩体特征工具和地面支撑系统示意工具功能性关联，估计待开发的地下挖掘的支撑需求。楔评估工具产生与待开发的地下挖掘的运动学稳定性有关的信息。附图说明附图中显示了本专利技术的示意性的和目前优选的示例性实施方式，其中：图1是根据本专利技术的一个实施方式的地面支撑设计工具的示意性表示；图2是可以用于实施在图1中示出的地面支撑设计工具的计算机系统的示意性表示；图3(a，b)是用于开发地下挖掘的设计的方法的一个实施方式的流程图表示；图4是挖掘细节模块生成的挖掘细节窗口的图像表示；图5(a)是应力估计器模块生成的应力估计器窗口的图像表示；图5(b)是图5(a)所示的应力估计器窗口的应力模型查询坐标区域的放大图；图5(c)是图5(a)所示的应力估计器窗口的挖掘应力查询区域的放大图；图5(d)是图5(a)所示的应力估计器窗口的挖掘应力编译器输入区域的放大图；图5(e)是图5(a)所示的应力估计器窗口的设计应力状态定义区域的放大图；图5(f)是在图5(a)所示的应力估计器窗口的标准应力解决方案区域中描绘的圆形绘图的放大图；图5(g)是在图5(a)所示的应力估计器窗口的标准应力解决方案区域中描绘的数据绘图的放大图；图5(h)是在图5(a)所示的应力估计器窗口的2D挖掘应力解决方案区域中描绘的圆形绘图的放大图；图5(i)是在图5(a)所示的应力估计器窗口的2D挖掘应力解决方案区域中描绘的数据绘图的放大图；图6(a)是岩体特征模块生成的岩体特征窗口的图像表示；图6(b)是图6(a)所示的岩体特征窗口的数据输入区域的放大图；图6(c)是图6(a)所示的岩体特征窗口的岩体质量和岩体评级数据区域的放大图；图7(a)是各种地面类型分类的图像表示；图7(b)是可以基于地质强度指标和压缩强度的比率用于估计地面类型分类的决策算法的图形化表示；图8(a)是地面支撑设计图解模块生成的设计图解窗口的图像表示；图8(b)是图8(a)所示的设计图解窗口的数据输入和容量检验区域的放大图；图8(c)是图8(a)所示的设计图解窗口的横截面视图区域的放大图；图8(d)是图8(a)所示的设计图解窗口的展开视图区域的放大图；图9(a)是故障深度模块生成的故障深度窗口的图像表示图9(b)是图9(a)所示的故障深度窗口的数据输入区域的放大图；图9(c)是图9(a)所示的故障深度窗口的块状岩石评估和大接缝(heavilyjointed)岩石区域的放大图；图10(a)是突发(bursting)支撑设计模块生成的突发支撑设计窗口的图像表示；图10(b)是图10(a)所示的突发支撑设计窗口的数据输入区域的放大图；图10(c)是图10(a)所示的突发支撑设计窗口的参考表的放大图；图11(a)是交叉设计模块生成的交叉设计窗口的图像表示；图11(b)是图11(a)所示的交叉设计窗口的交叉示意区域的放大图；图11(c)是图11(a)所示的交叉设计窗口的岩栓间隔曲线(rockboltspacinggraph)的放大图；以及图11(d)是图11(a)所示的交叉设计窗口的岩栓长度曲线的放大图。最佳实施方式地面支撑设计工具或系统10的一个实施方式在图1和图2中示出并且可以包括可用于开发用于地下挖掘的地面支撑设计的多个工具或模块12。地面支撑设计工具10可以在具有至少一个显示系统16和至少一个用户输入系统18的计算机系统14上实施。在这样实施时，地面支撑设计工具10可以包括集成系统，其中各个工具或模块12可以在显示系统16上显示为一个或多个“标签”(未示出)，从而允许用户使用输入系统18而容易访问和/或在设计过程期间在各个工具或模块12之间切换。用户输入系统18还允许用户输入各种数据和设计标准至计算机系统14。之后，此类信息、数据和设计标准可以由地面支撑工具10使用以在开发用于地下挖掘的合适的地面支撑设计中协助用户。此外，各个设计细节、性能和安全参数以及设计迭代可以在设计过程期间在显示系统16上表示和显示，如将在本文更加具体描述的。简要来说，地面支撑设计系统10的工具或模块12可以包括挖掘模块22、应力估计器模块24、岩体特征模块26、地面支撑系统示意模块28和楔评估模块30。此外，地面支撑设计工具10还可以配备有依赖各种因素而使用的多个额外的模块或工具。例如，在一个实施方式中，此类额外的模块或工具可以包括故障深度模块32、突发支撑设计模块34、交叉和交叉设计模块36。交叉设计模块36可以包括设计工具或模块38和40以用于3路交叉和4路交叉。地面支撑开发工具10还可以配备有多个补偿工具或模块13以提供额外的功能。在本文所显示和描述的特定实施方式中，补偿工具或模块13可以包括地面支撑规范模块42、查找表模块44、应力评估输出模块46、最大IP模本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种允许用户开发用于地下挖掘的支撑系统设计的设计工具，包括：挖掘细节工具，所述挖掘细节工具接收与待开发的所述地下挖掘有关的信息；应力估计器工具，与所述挖掘细节工具功能性关联，所述应力估计器工具接收与应力计算参数相关联的信息，所述应力估计器工具基于所述应力计算参数和待开发的所述地下挖掘计算所述地下挖掘附近的地面应力；岩体特征工具，所述岩体特征工具接收与临近所述地下挖掘的岩体的地质特征有关的信息，所述岩体特征工具基于所述地质特征估计地面类型分类；地面支撑系统示意工具，所述地面支撑系统示意工具与所述挖掘细节工具功能性关联，所述地面支撑系统示意工具产生待开发的所述地下挖掘的至少一个示意表示；以及楔评估工具，与所述挖掘细节工具、所述应力估计器工具、所述岩体特征工具和所述地面支撑系统示意工具功能性关联，所述楔评估工具估计待开发的所述地下挖掘的支撑需求，所述楔评估工具产生与待开发的所述地下挖掘的运动学稳定性有关的信息。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.28 US 62/233,719;2016.09.23 US 15/274,0521.一种允许用户开发用于地下挖掘的支撑系统设计的设计工具，包括：挖掘细节工具，所述挖掘细节工具接收与待开发的所述地下挖掘有关的信息；应力估计器工具，与所述挖掘细节工具功能性关联，所述应力估计器工具接收与应力计算参数相关联的信息，所述应力估计器工具基于所述应力计算参数和待开发的所述地下挖掘计算所述地下挖掘附近的地面应力；岩体特征工具，所述岩体特征工具接收与临近所述地下挖掘的岩体的地质特征有关的信息，所述岩体特征工具基于所述地质特征估计地面类型分类；地面支撑系统示意工具，所述地面支撑系统示意工具与所述挖掘细节工具功能性关联，所述地面支撑系统示意工具产生待开发的所述地下挖掘的至少一个示意表示；以及楔评估工具，与所述挖掘细节工具、所述应力估计器工具、所述岩体特征工具和所述地面支撑系统示意工具功能性关联，所述楔评估工具估计待开发的所述地下挖掘的支撑需求，所述楔评估工具产生与待开发的所述地下挖掘的运动学稳定性有关的信息。2.根据权利要求1所述的设计工具，进一步包括故障深度工具，所述故障深度工具与所述应力估计器工具和所述岩体特征工具功能性关联，所述故障深度工具接收与炸裂初始阈值有关的信息，所述故障深度工具基于岩体属性和应力估计故障深度。3.根据权利要求2所述的设计工具，进一步包括突发支撑设计工具，所述突发支撑设计工具与所述地面支撑系统示意工具和所述故障深度工具功能性关联，所述突发支撑设计工具接收与膨胀因子、正在评估的膨胀事件的喷射速度和地板支撑系统的能量容量有关的信息，所述突发支撑设计工具估计通过快速膨胀施加在所述地板支撑系统的要求。4.根据权利要求3所述的设计工具，进一步包括交叉设计工具，所述交叉设计工具接收与待开发的所述地下挖掘中的交叉有关的信息，所述设计交叉设计工具确定与交叉的支撑元件的所需数量和类型有关的信息。5.一种设计用于地下挖掘的地面支撑系统的方法，包括：开发用于所述地下挖掘的多个输入参数；执行第一次设计迭代以确定初始地面支撑系统设计；评估所述初始地面支撑系统设计的运动学稳定性；确定所述运动学稳定性是否满足预定安全系数；以及再次迭代所述初始地面支撑系统设计直至所述运动学稳定性满足所述预定安全系数。6.根据权利要求5所述的方法，其中开发用于所述地下挖掘的一组输入参数包括开发与一个或多个挖掘几何形状；所期望的应力状态；以及主岩的地质属性有关的输入参数。7.根据权利要求6所述的方法，进一步包括使用与主岩的地质属性有关的输入参数以产生地面类型估计，所述地面类型估计从由分类1、分类2、分类3和分类4构成的组中选择；以及其中所述方法进一步包括在所确定的地面类型估计是类型1时终止所述方法。8.根据权利要求7所述的方法，进一步包括在所确定的地面类型分类是分类2、分类3或分类4中的任意一者时进行额外的设计迭代。9.根据权利要求8所述的方法，其中所述额外的设计迭代包括从由以下构成的组中选择一个或多个评估：故障深度评估；炸裂/易碎故障评估；以及突发故障深度评估。10.一种地面支撑设计系统，包括：显示系统；输入系统；以及计算机系统，所述计算机系统与所述显示系统和所述输入系统功能性关联，所述计算机系统进一步包括：挖掘细节工具，所述挖掘细节工具在所述显示系统上生成多个输入域以允许用户使用所述输入系统输入与待开发的地下挖掘有关的信息；应力估计器工具，与所述挖掘细节工具功能性关联，所述应力估计器工具在所述显示系统上生成多个输入域以允许用户使用所述输入系统输入与应力计算参数相关联的信息，所述应力估计器工具基于所输入的与应力计算参数有关的信息和待开发的所述地下挖掘计算所述地下挖掘附近的地面应力；岩体特征工具，所述岩体特征工具在所述显示系统上生成多个输入域以允许用户使用所述输入系统输入与临近所述地下挖掘的岩体的...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·哈德森，
申请(专利权)人：弗里波特麦克莫兰公司，
类型：发明
国别省市：美国,US