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专利号: 2017102084575
申请人: 青岛理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 土层或岩石的钻进;采矿
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于覆岩离层动态发展的地表沉陷动态过程的展现方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤S1、对覆岩离层的产生进行力学分析;

步骤S2、建立离层发育空间位置图;

步骤S3、基于简支梁的覆岩移动模型,建立上覆岩层的挠度曲线微分方程;

步骤S4、建立采动覆岩沉陷模型并将其可视化。

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述步骤S4中基于3DMAX实现采动覆岩动画可视化展现,包括以下步骤:步骤S41、利用RFPA软件确定离层的产生;

步骤S42、各岩层的下沉挠度曲线计算;

步骤S43、采动覆岩模型形态生成、修改及输出;

步骤S44、图像制作与选取;

步骤S45、虚拟采动覆岩沉陷动画。

3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于:所述步骤S41确定离层产生具体包括以下步骤:步骤S411、统计各岩层的物理力学参数,包括岩性、岩层厚度、泊松比、密度、内摩擦角、粘聚力、弹性模量、抗拉强度、抗压强度;

步骤S412、将上述参数输入RFPA软件中,确定模型尺寸:模型的长度为煤层采宽的2倍,模型左右边界为水平约束,模型上边界为自由端,模型下边界同时作用水平约束和竖直约束;

步骤S413、根据离层产生的力学条件,判断离层产生与否;

步骤S414、若离层产生,则输出离层产生的位置、长度和断裂角;否则执行步骤S412。

4.根据权利要求2所述的方法,其特征在于:所述步骤S42中,根据上覆岩层的挠度曲线微分方程,获得离层上覆岩层的下沉挠度曲线微分方程。

5.根据权利要求2所述的方法,其特征在于:所述步骤S43中包括以下步骤:步骤S431中:根据每个地层的组成、物理力学性能构建不同地层模型,利用单元集成软件将各个地层独立集成化,按照实际情况将各个地层按顺序叠放;步骤S432:布置摄影机;

步骤S433:设置灯光;

步骤S434:选择背景。

6.根据权利要求2所述的方法,其特征在于:所述步骤S44包括:步骤S441:引入一张具有离层数据信息的地层图像,利用材质编辑程序将离层的数据信息映射至受开采沉陷影响的地层中;

步骤S442:捕捉离层图像的数据信息,利用线性样条线程序,将之与原地层的离层图像的数据信息进行进一步的匹配设置;进一步处理样条线图像数据,即在数据中添加深度的设置,使其成为一个参数化数据模型,并将其设置成具有一定的厚度的弧状模型;

步骤S443:不断改变开采隧道的长度,对各个地层进行变形计算处理,得到更多的地层变形模型,依次得到煤层开采过程中离层演化过程中的各个关键图;步骤S444:利用联结工具将2D点形态转化为2D曲线形态,最终各帧图像组合在一起形成采动覆岩沉陷模型的可视化。

7.根据权利要求3所述的方法,其特征在于:所述步骤S413中,离层产生的力学条件为:弱面上的剪应力τ大于弱面的抗剪强度Ss,并且下位岩层的抗弯刚度小于上位岩层的抗弯刚度时,弱面受剪破裂,离层开始产生;反之,离层不产生。