礦山開采沉陷三維建模與可視化方法研究.pdf

1、煤炭是我國主要能源，在國民經(jīng)濟發(fā)展中占有重要的地位。然而，煤炭資源的地下開采導(dǎo)致地表移動與變形，損毀地表建筑物和其它設(shè)施，引起土地塌陷破壞等問題。開采沉陷預(yù)計是涉及地質(zhì)、采礦、測量等多學科交叉的復(fù)雜問題，對其深入研究具有重要意義。通過系統(tǒng)分析開采沉陷預(yù)計的研究現(xiàn)狀，在863計劃重點項目“數(shù)字化采礦關(guān)鍵技術(shù)與軟件開發(fā)”(編號：2009AA062704)以及山東省教育廳科技計劃項目“開采沉陷預(yù)測及三維可視化關(guān)鍵技術(shù)研究”(編號：J09LG5

2、4)的資助下，探索三維可視化建模與沉陷預(yù)計理論的結(jié)合途徑，為精細研究地表移動和變形過程提供分析技術(shù)手段。
　　本文旨在通過三維建模與可視化技術(shù)，建立顧及覆巖結(jié)構(gòu)、開采方法等相關(guān)地質(zhì)采礦條件的三維地層模型及可視化算法模型，設(shè)計并開發(fā)了開采沉陷三維可視化系統(tǒng)軟件。主要研究內(nèi)容如下：
　　（1）基于隨機介質(zhì)理論思想，把巖層與地表移動視作隨機過程，給出了不同條件下開采引起地表移動與變形的計算公式，為開采沉陷三維可視化軟件的研發(fā)建立了

3、相應(yīng)的工程計算模型；
　?。?）對開采沉陷涉及的三維現(xiàn)象進行分類、概括、聚集，建立描述地層結(jié)構(gòu)、開采方法等地質(zhì)現(xiàn)象和工程現(xiàn)象的層次結(jié)構(gòu)，提出了一個多層DEM(Digital Elevation Model， DEM)及四面體格網(wǎng)(Tetrahedral Network，TEN)混合的三維地層模型DEMs-TEN，該模型使用多層DEM構(gòu)建地表及地質(zhì)分層界面，使用TEN構(gòu)造層間地質(zhì)體，便于準確表達面體信息；
　?。?）基于DEM