露天矿端帮岩体的防突水设计方法、装置及电子设备制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供了一种露天矿端帮岩体的防突水设计方法、装置及电子设备，该方法包括：获取端帮岩体各岩层的空间信息，岩土物理力学信息和地下水位信息；根据所述空间信息、岩土物理力学信息和地下水位信息，通过预设的隔水煤柱计算方法，得到预设安全系数下所述岩层的隔水煤柱厚度，进而得到所述岩层的突水角；同时，通过预设的极限平衡方法，得到所述端帮岩体的下边坡安全系数，进而得到与所述下边坡安全系数对应的边坡角；将所述边坡角与所述岩层的突水角进行比较，根据比较结果确定所述端帮岩体的设定边坡角。通过本发明专利技术实施例，实现了适用于露天矿的端帮岩体隔水柱设计，在减少地下水损失的情况下，保证了对端帮岩体的安全开采。

【技术实现步骤摘要】
露天矿端帮岩体的防突水设计方法、装置及电子设备
本专利技术涉及采矿
，尤其涉及一种露天矿端帮岩体的防突水设计方法、装置及电子设备。
技术介绍
根据现有的煤矿防治水相关要求中要求在针对矿井设计时设置防隔水煤柱(岩)：为确保近水体下安全采煤而留设的煤层开采上(下)限至水体底(顶)界之间的煤岩层区段，作用就是为了防止煤矿水害事故的发生。尤其，针对受水害威胁的矿井，有下列情况之一的，应当留设隔水煤柱(岩)：(1)煤层露头风化带；(2)在地表水体、含水冲积层下和水淹区邻近地带；(3)与富水性强的含水层间存在水力联系的断层、裂隙带或者强导水断层接触的煤层；(4)有大量积水的老窑和采空区；(5)导水、导水陷落柱与岩溶洞穴和地下暗河；(6)分区隔离开采边界；(7)受保护的观测孔、注浆孔和电缆孔等。但现有的防隔水煤柱技术主要针对于井工矿，用于防止煤层上部、断层导水、陷落柱、采空区积水、底帮隔水等，而并不适用于露天煤矿的整个端帮岩体隔水煤柱设计，容易引起安全隐患。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的是提供一种露天矿端帮岩体的防突水设计方法、装置及电子设备，以解决但现有的防隔水煤柱技术主要针对于井工矿，用于防止煤层上部、断层导水、陷落柱、采空区积水、底帮隔水等，而并不适用于露天煤矿的整个端帮岩体隔水煤柱设计，容易引起安全隐患的问题。为了解决上述技术问题，本专利技术实施例是这样实现的：第一方面，本专利技术实施例提供了一种露天矿端帮岩体的防突水设计方法，包括：获取端帮岩体各岩层的空间信息，各岩层的岩土物理力学信息和通过钻孔得到的地下水位信息；根据所述空间信息、岩土物理力学信息和地下水位信息，通过预设的隔水煤柱计算方法，得到预设安全系数下所述岩层的隔水煤柱厚度，进而得到所述岩层的突水角；同时，通过预设的极限平衡方法，得到所述端帮岩体的下边坡安全系数，进而得到与所述下边坡安全系数对应的边坡角；将所述边坡角与所述岩层的突水角进行比较，根据比较结果确定所述端帮岩体的设定边坡角。第二方面，本专利技术实施例提供了一种露天矿端帮岩体的防突水设计装置，包括：信息采集模块，用于获取端帮岩体各岩层的空间信息，各岩层的岩土物理力学信息和通过钻孔得到的地下水位信息；数学计算模块，用于根据所述空间信息、岩土物理力学信息和地下水位信息，通过预设的隔水煤柱计算方法，得到预设安全系数下所述岩层的隔水煤柱厚度，进而得到所述岩层的突水角；同时，通过预设的极限平衡方法，得到所述端帮岩体的下边坡安全系数，进而得到与所述下边坡安全系数对应的边坡角；角度设定模块，用于将所述边坡角与所述岩层的突水角进行比较，根据比较结果确定所述端帮岩体的设定边坡角。第三方面，本专利技术实施例提供了一种电子设备，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线；其中，所述处理器、所述通信接口以及所述存储器通过总线完成相互间的通信；所述存储器，用于存放计算机程序；所述处理器，用于执行所述存储器上所存放的程序，实现如第一方面所述的露天矿端帮岩体的防突水设计方法步骤。第四方面，本专利技术实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现如第一方面所述的露天矿端帮岩体的防突水设计方法步骤。由以上本专利技术实施例提供的技术方案可见，本专利技术实施例通过获取端帮岩体各岩层的空间信息，岩土物理力学信息和地下水位信息；根据所述空间信息、岩土物理力学信息和地下水位信息，通过预设的隔水煤柱计算方法，得到预设安全系数下所述岩层的隔水煤柱厚度，进而得到所述岩层的突水角；同时，通过预设的极限平衡方法，得到所述端帮岩体的下边坡安全系数，进而得到与所述下边坡安全系数对应的边坡角；将所述边坡角与所述岩层的突水角进行比较，根据比较结果确定所述端帮岩体的设定边坡角。通过本专利技术实施例，实现了适用于露天矿的端帮岩体隔水柱设计，在减少地下水损失的情况下，保证了对端帮岩体的安全开采。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的露天矿端帮岩体的防突水设计方法的第一种流程示意图；图2为本专利技术实施例提供的露天矿水位剖面图；图3为本专利技术实施例提供的露天矿端帮岩体的防突水设计方法的第二种流程示意图；图4为本专利技术实施例提供的露天矿端帮岩体的防突水设计方法中突水角示意图；图5为本专利技术实施例提供的露天矿端帮岩体的防突水设计方法中端帮岩体的设计边坡角示意图；图6为本专利技术实施例提供的露天矿端帮岩体的防突水设计装置的模块组成示意图；图7为本专利技术实施例提供的电子设备的结构示意图。具体实施方式本专利技术实施例提供了一种露天矿端帮岩体的防突水设计方法、装置及电子设备。为了使本
的人员更好地理解本专利技术中的技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。露天矿是从地表剥离至开采煤层底帮，形成端帮边坡，地下水主要通过端帮地层侧向渗流至矿坑，而露天矿区上方主要为大气直接降雨。由于露天矿与井工矿开采煤层方式上有很大的技术差异性，因此，露天矿地下水隔水煤柱设计需要考虑地下水渗流下边坡的安全性。边坡在其形成过程中，由于侧向卸荷作用，坡体原始应力平衡状态遭到破坏，使坡体内的应力重分布。坡体最大主应力方向发生偏转，产生水平张应力和剪应力，坡脚形成压应力和剪应力集中区。地下水沿边坡面形成渗流，在滑动力方向上形成动水压力，对于边坡稳定性构造不利影响。对存在地下水渗流作用的边坡，稳定性分析时需要考虑地下水的作用对边坡安全开采的影响。所以对于露天矿开采隔水煤柱设计而言不能像井工矿只考虑一层煤或计算裂隙带高度，而是需要综合考虑地下水位以下各个煤岩层安全厚度，以及渗流对边坡的安全影响。如图1所示，本专利技术实施例提供一种露天矿端帮岩体的防突水设计方法。该方法具体可以包括以下步骤：步骤S01、获取端帮岩体各岩层的空间信息，各岩层的岩土物理力学信息和通过钻孔得到的地下水位信息。如图2所示，通过对露天矿周边的地质勘探可以得到端帮岩体的各岩层的空间信息，以及火烧岩的空间信息。通过对各岩层的岩土进行采样和物理力学试验，可以得到包含各类物理力学指标的各岩层的岩土物理力学信息。通过对端帮岩体进行钻孔后的水井，如图2所示的SW04和SW05，进行抽水试验，可以得到地下水位信息，包括端帮岩体和火烧区的参透系数、影响半径，以及地下水的水面位置信息等。步骤S02、根据所述空本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种露天矿端帮岩体的防突水设计方法，其特征在于，所述方法包括：/n获取端帮岩体各岩层的空间信息，各岩层的岩土物理力学信息和通过钻孔得到的地下水位信息；/n根据所述空间信息、岩土物理力学信息和地下水位信息，通过预设的隔水煤柱计算方法，得到预设安全系数下所述岩层的隔水煤柱厚度，进而得到所述岩层的突水角；同时，通过预设的极限平衡方法，得到所述端帮岩体的下边坡安全系数，进而得到与所述下边坡安全系数对应的边坡角；/n将所述边坡角与所述岩层的突水角进行比较，根据比较结果确定所述端帮岩体的设定边坡角。/n

【技术特征摘要】
1.一种露天矿端帮岩体的防突水设计方法，其特征在于，所述方法包括：
获取端帮岩体各岩层的空间信息，各岩层的岩土物理力学信息和通过钻孔得到的地下水位信息；
根据所述空间信息、岩土物理力学信息和地下水位信息，通过预设的隔水煤柱计算方法，得到预设安全系数下所述岩层的隔水煤柱厚度，进而得到所述岩层的突水角；同时，通过预设的极限平衡方法，得到所述端帮岩体的下边坡安全系数，进而得到与所述下边坡安全系数对应的边坡角；
将所述边坡角与所述岩层的突水角进行比较，根据比较结果确定所述端帮岩体的设定边坡角。


2.根据权利要求1所述的露天矿端帮岩体的防突水设计方法，其特征在于，所述通过预设的隔水煤柱计算方法，得到预设安全系数下所述岩层的隔水煤柱厚度，进而得到所述岩层的突水角，包括：
根据由所述地下水位信息得到的水头压力、所述空间信息中的煤岩层厚度、所述岩土物理力学信息中的煤岩层的抗拉强度、以及所述岩层预设的安全系数，通过预设的隔水煤柱计算方法，得到所述岩层的隔水煤柱的厚度；
根据所述地下水位信息中的水面位置信息、空间信息中的岩层深度信息和所述隔水煤柱的厚度，得到所述岩层的突水角。


3.根据权利要求2所述的露天矿端帮岩体的防突水设计方法，其特征在于，所述根据由所述地下水位信息得到的水头压力，所述空间信息中的煤岩层厚度，所述岩土物理力学信息中的煤岩层的抗拉强度，通过预设的隔水煤柱计算方法，得到所述岩层的隔水煤柱的厚度，包括：
通过如下公式得到所述岩层的隔水煤柱的厚度L：



其中，P为所述水头压力，K为所述岩层预设的安全系数，M为所述煤岩层厚度，Kp为所述煤岩层的抗拉强度。


4.根据权利要求3所述的露天矿端帮岩体的防突水设计方法，其特征在于，所述根据由所述地下水位信息得到的水头压力，所述空间信息中的煤岩层厚度，所述岩土物理力学信息中的煤岩层的抗拉强度，通过预设的隔水煤柱计算方法，得到所述岩层的隔水煤柱的厚度，包括：
若所述隔水煤柱的厚度小于预设的厚度阈值，则将所述厚度阈值设为所述隔水煤柱的厚度。


5.根据权利要求1所述的露天矿端帮岩体的防突水设计方法，其特征在于，所述通过预设的极限平衡方法，得到所述端帮岩体的下边坡安全系数，进而得到与所述下边坡安全系数对应的边坡角，包括：
根据由所述地下水位信息得到的沿渗流方向的水力梯度、所述岩土物理力学信息中的岩石也隙率、以及所述端帮岩体的抗滑力和滑动力，通过预设的极限平衡方法，得到所述端帮岩体...

【专利技术属性】
技术研发人员：李超，赵锦生，王辉，
申请(专利权)人：国家能源集团国源电力有限公司，国网能源哈密煤电有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11