[发明专利]一种新的复杂环境下采场大范围失稳断裂错动面搜索方法

说明书

本发明公开了一种新的复杂环境下采场大范围失稳断裂错动面搜索方法，以数值分析中的最大剪应变增量为判据(结合应力‑位移结果)，通过编制FISH语言程序，对数值计算前在剖面内设置的一系列垂线方向上最大剪应变增量最大值坐标的位置进行搜索。并以改进的最小二乘法对各离散点的坐标进行线性拟合，获取断裂错动面的二维形态及位置，最后把断裂错动面形态及位置的各坐标输出并保存为.TXT文本格式，再由Sigmaplot绘图软件自动得出三维断裂错动面形态。本发明通过结合数值分析方法所得的结果通过编程直接进行搜索，不用涉及到收敛速度或早熟问题，获取的结果精度较高，最终的断裂错动面是三维形态的，可为后期的采场注浆加固及采场开采提供理论基础。

技术领域

本发明涉及一种新的复杂环境下采场大范围失稳断裂错动面搜索方法。

背景技术

为满足我国经济建设对矿产资源的依赖，矿产资源的开采不仅要朝深部延伸，还要充分回收矿山开采过程中遗留的未能开采的资源，特别是由于设计不合理开采(充填法开采)失稳垮塌导致的品味高的矿石，该类采场的围岩稳定性往往很差，所处的环境十分的复杂，并且是影响到一片区域的采场开采，这就对开采的安全性方面提出了新的要求。对于这类矿产资源的开采，首先应对之前开采所引发的失稳垮塌机理进行分析，而最关键的步骤之一就是确定失稳垮塌区域内的断裂错动面。

对于采场围岩环境条件比较好，失稳垮塌波及范围不是很大的采场。只需要采用经验公式粗略计算错动断裂边界线，或者采用钻孔的形式即可初步确定后续的工作内容，但是，当开采情况比较差的时候，之前的经验公式将不再适用，用钻孔探测的形式，既不现实，花费也较大。因此，就需要建立精准的三维地质模型，采用数值分析的方法进行分析是当前较为可行的办法。可是仅仅采用数值分析方法，并不能获取直观的采场失稳错动断裂面。

目前，国内对于露天边坡滑移面的搜索算法较多，但是，由于露天边坡和地下采场的失稳垮塌机制有明显的区别(露天边坡至少有一个临空面)，简单地将这些算法引入并不合适，且相关的搜索算法仅仅是以内摩察角或粘聚力编程计算，与现场的复杂环境条件会相去甚远。

发明内容

为了解决传统的搜索算法涉及到收敛的速度及早熟等问题，且在复杂环境条件下的地下矿山失稳垮塌断裂错动面的判定适用性不强，计算的精度也较差的技术问题，本发明提供一种新的复杂环境下采场大范围失稳断裂错动面搜索方法。

为了实现上述技术目的，本发明的技术方案是，

一种新的复杂环境下采场大范围失稳断裂错动面搜索方法，包括以下步骤：

步骤1，根据主矿体开采现状图构建三维数值分析模型，通过布设监测点的方式对垮塌区范围内的竖向位移和最小主应力进行监测；

步骤2，结合竖向位移和最小主应力监测结果，搜索在三维数值分析模型的剖面内设置的一系列垂线方向上最大剪应变增量最大值坐标的位置；

步骤3，根据步骤2所得到的坐标位置，通过最小二乘法对各离散的坐标进行线性拟合，获取断裂错动面的二维形态及位置；

步骤4，根据断裂错动面的二维形态及位置，绘制得到三维断裂错动面形态。

所述的一种新的复杂环境下采场大范围失稳断裂错动面搜索方法，所述的步骤1中，在构建三维数值分析模型时，同时完成材料参数赋值、网格划分、边界条件施加、初始地应力生成及数值计算分析。

所述的一种新的复杂环境下采场大范围失稳断裂错动面搜索方法，所述的步骤2中，在搜索最大剪应变增量最大值坐标的位置之前，先基于最大不平衡力与内力的之比来判断垮塌区范围是否进入极限平衡状态，当比值小于预设阈值时，则认为垮塌区范围进入了极限平衡状态，并开始搜索最大剪应变增量最大值坐标的位置，否则继续监测竖向位移和最小主应力，并根据新的监测数据来重新判断垮塌区范围是否进入极限平衡状态。