一种动态评价露天矿地下采空区顶板稳定性的方法技术

本发明专利技术涉及一种动态评价露天矿地下采空区顶板稳定性的方法，包括下列步骤为：1)资料搜集，获取现场地形参数、地下采空区几何参数及岩土力学参数；2)建立地质模型及计算模型；3)试算该组参数下采空区上方开采平台的沉降特性；4)根据沉降特性选择最佳沉降观测点，布设沉降传感器；5)开采采空区上部矿层，沉降传感器发生变化；6)借助连续介质与非连续介质相结合的计算方法反分析当前状态下的力学参数；7)根据校正后的岩土力学参数，计算采空区的顶板稳定性及临界顶板厚度；8)重复5)‑7)步，不断修正采空区上覆岩层的力学参数，实现采空区顶板稳定性的动态预测。解决传统经验公式法及单纯数值模拟法评价不准确的难题。

【技术实现步骤摘要】
一种动态评价露天矿地下采空区顶板稳定性的方法
本专利技术涉及采矿工程
，尤其涉及一种动态评价露天矿地下采空区顶板稳定性的方法。
技术介绍
目前，采空区顶板稳定性的分析方法往往基于确定的力学参数展开，并采用简单的理论或经验公式进行计算。理论公式往往对采空区的赋存状态、受力模式及破坏模式进行了过多的概化；而经验公式则限于局地的观测及实验结果，普适性不强。因此，无论理论公式还是经验公式，均无法准确计算出复杂采空区的顶板稳定性。基于力学理论的数值模拟技术，可以充分考虑采空区及地面的复杂形态，可以考虑地层的弹性参数、强度参数对采空区顶板稳定性的影响，是进行采空区顶板稳定性评价的有效手段。借助数值模拟进行顶板稳定性分析时，需要输入各地层的力学参数，力学参数的准确性将直接影响分析结果的准确性。由于地质体的非均匀、非连续等特性，局部取样获得的力学参数并不能代表采空区顶板整体的力学特性，因而也无法保证分析结果的准确性。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术的目的是提供一种动态评价露天矿地下采空区顶板稳定性的方法,可将现场监测数据与本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种动态评价露天矿地下采空区顶板稳定性的方法，包括下列步骤：/n步骤1)资料搜集/n获取现场地形参数、岩层参数、地下采空区几何参数及岩土力学参数；/n步骤2)建立地质模型及计算网格/n根据地形参数、岩层参数及地下采空区几何参数建立地质模型，基于地质模型建立数值计算网格，基于数值计算网格及岩土力学参数建立数值计算模型。/n步骤3)基于步骤2)中建立的数值计算模型，计算该组岩土力学参数下采空区上方开采平台的沉降特性/n采用连续介质与非连续介质相结合的数值计算方法进行数值模拟，单元采用理想弹塑性的摩尔-库伦模型及最大拉应力模型，虚拟界面采用脆性断裂的摩尔-库伦模型，获取采空区顶部平台各处的沉降特...

【技术特征摘要】
1.一种动态评价露天矿地下采空区顶板稳定性的方法，包括下列步骤：
步骤1)资料搜集
获取现场地形参数、岩层参数、地下采空区几何参数及岩土力学参数；
步骤2)建立地质模型及计算网格
根据地形参数、岩层参数及地下采空区几何参数建立地质模型，基于地质模型建立数值计算网格，基于数值计算网格及岩土力学参数建立数值计算模型。
步骤3)基于步骤2)中建立的数值计算模型，计算该组岩土力学参数下采空区上方开采平台的沉降特性
采用连续介质与非连续介质相结合的数值计算方法进行数值模拟，单元采用理想弹塑性的摩尔-库伦模型及最大拉应力模型，虚拟界面采用脆性断裂的摩尔-库伦模型，获取采空区顶部平台各处的沉降特性；
步骤4)根据沉降特性选择最佳沉降观测点
布设沉降传感器，根据数值模拟获得的顶板各处的沉降值，结合后续露天开采工序及开采方案，选取5-10处观测点，在采空区上方地表位置均匀布设沉降传感器；
步骤5)按照实际生产计划对采空区顶部的矿层进行逐层开采，同时记录各沉降传感器的变化情况；
步骤6)借助数值模拟反分析当前状态下的岩土力学参数
基于连续介质与非连续介质相结合的数值计算方法，采用寻优算法，反复调整校正各岩层的力学参数，以数值计算获得的地表沉降与实际监测沉降的二范数最小为寻优条件，解算出与当前岩层相匹配的岩土力学参数；
最优解的确定公式为：



其中n为监测点的个数，为实际监测点的沉降值，为数值计算的沉降值，f及均为弹性模量E、粘聚力c、内摩擦角φ及抗拉强度σt的函数；
步骤7)根据校正后的岩土力学参数，计算采空区的顶板稳定性，确定临界顶板厚度及安全系数；
步骤8)重复步骤5)-7)，不断修正采空区上覆岩层的岩土力学参数，使得数值计算所用的岩土力学参数与实...

【专利技术属性】
技术研发人员：王永增，王润，曹洋，孟磊磊，吴恩泽，刘小刚，
申请(专利权)人：鞍钢集团矿业有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21