[发明专利]一种基于FLAC3D数值模拟矿产开采的地表下沉量预算方法

权利要求书

1.一种基于FLAC3D数值模拟矿产开采的地表下沉量预算方法，其特征在于：它包括以下步骤：

步骤1：分析揭露矿产的钻孔，确定实际开采时矿产的采厚、埋深、覆岩厚度、采掘工作面走向、倾向长度地质条件，根据所确定的上述地质条件，以采掘工作面走向、倾向长度及选取钻孔矿层顶底板岩层厚度为模型的X、Y、Z长度；

步骤2：根据矿产及其顶底板岩性力学测试获取各岩层的厚度、密度、内摩擦角、抗拉强度、泊松比、弹性模量基础参数，另外，岩层的体积模量和剪切模量根据泊松比和弹性模量进行计算得到，其计算公式如下：

其中：K—体积模量，G—剪切模量，E—弹性模量，υ—泊松比；

步骤3：根据摩尔-库伦物理模型准则，矿产开采后该岩层的物理模型定义为空模型，并定义如下的模型边界条件并进行模型平衡分析，

(1)位移边界

①将模型底部定义为全约束边界，即节点在X、Y和Z方向上的位移均为0；

②左右边界、前后边界为约束边界条件，即X和Y方向均固定，水平位移为0)，Z方向为自由边界，不予约束；

(2)应力边界

①模型顶部为地表，故上边界初始垂直应力条件为0；

②模拟开采过程中，为便于模型研究，将上覆岩层的重力假设为均匀荷载，在模型顶部按上覆岩层的重力，施加向下的应力，具体公式如下：

q＝Σγh，

式中：q——模型上部边界的应力荷载，

γ——开采矿层上覆岩体的平均容重，

h——开采矿层上覆岩体的厚度，

根据上述边界条件、应力条件的设定，对模型进行运行处理；

步骤4：通过对矿产开采的模拟，利用节点编号输出地表下沉量数值。

2.根据权利要求1所述的一种基于FLAC3D数值模拟矿产开采的地表下沉量预算方法，其特征在于：步骤3中所述模型X和Y方向上的应力条件按侧压系数λ与垂直应力的乘积施加水平应力，侧压系数λ取泊松比的倒数，侧压系数的变化范围如下：

式中：H为采深。