申请/专利权人：河北钢铁集团沙河中关铁矿有限公司;东北大学

申请日：2023-11-24

公开（公告）日：2024-03-15

公开（公告）号：CN117709069A

主分类号：G06F30/20

分类号：G06F30/20;E21C41/30;G06F111/10;G06F119/14

优先权：

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2024.04.02#实质审查的生效;2024.03.15#公开

摘要：本发明涉及一种金属矿山三维冒落数值模拟方法，属于矿山开采方法技术领域。本发明的技术方案是：通过现场地质资料建立矿体三维网格模型，并获取近矿围岩的力学参数；在模型计算过程中，考虑岩体的非均质性、各向异性和不连续性，并进行自重应力计算和应力分析；为分析自然崩落法时矿岩冒落过程，通过引入人为假定和迭代计算，采用摩尔‑库伦本构模型和相应破坏准则判断岩体的破坏区域，模拟冒落拱的形成和稳定；本发明的有益效果是：快速、准确的模拟了矿岩冒落过程及冒落规律，冒落状态呈类圆锥型。提供了一种现场大型矿岩冒落问题合理、高效、准确的研究方法。

主权项：1.一种金属矿山三维冒落数值模拟方法，其特征在于包含以下步骤：（1）三维网格模型建立，收集和整理应用金属矿山的地质勘察资料，获取研究区域的地质构造、地层信息和结构产状分布情况，并建立矿区的三维网格模型；（2）岩体力学参数获取，针对不同岩性围岩进行钻孔取芯，并进行基本物理力学试验，获得岩体的物理力学参数、岩石本构关系和破坏准则；（3）地应力参数获取，进行现场地应力测试试验，获取研究区域的原位地应力参数，以确定三维网格模型的边界条件和自重条件；（4）开采模拟，利用步骤（1）中建立的三维网格模型进行模拟计算，将步骤（2）和步骤（3）中取得的岩体力学参数与地应力参数代入三维网格模型，按照开采方案的设计，将制定区域的矿体进行开挖，然后进行模拟平衡计算得到矿体开采后围岩的应力场；（5）判断冒落区，遍历平衡计算后模型中的所有网格，记录提取开挖矿体顶部网格中所有属于塑性区的网格；通过编写FISH命令判断塑性区中的单元是否存在拉应力，若有拉应力，则将含有拉应力的塑性区单元进行“null”开挖，开挖后模型应力重新分布，使模型再次处于非平衡状态，并进行迭代计算；（6）迭代计算，在平衡状态下，如果塑性区内仍存在拉应力单元，则重复上述迭代计算步骤，直至模型中不再出现拉应力区域，达到平衡状态为止，停止计算；（7）冒落结果，集中显示所有冒落的单元，对矿岩冒落高度、体积和三维形态进行定量统计计算。

全文数据：

权利要求：

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