礦山開(kāi)采沉陷三維建模與可視化方法研究.pdf

1、煤炭是我國(guó)主要能源，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占有重要的地位。然而，煤炭資源的地下開(kāi)采導(dǎo)致地表移動(dòng)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(wèn)題。開(kāi)采沉陷預(yù)計(jì)是涉及地質(zhì)、采礦、測(cè)量等多學(xué)科交叉的復(fù)雜問(wèn)題，對(duì)其深入研究具有重要意義。通過(guò)系統(tǒng)分析開(kāi)采沉陷預(yù)計(jì)的研究現(xiàn)狀，在863計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目“數(shù)字化采礦關(guān)鍵技術(shù)與軟件開(kāi)發(fā)”(編號(hào)：2009AA062704)以及山東省教育廳科技計(jì)劃項(xiàng)目“開(kāi)采沉陷預(yù)測(cè)及三維可視化關(guān)鍵技術(shù)研究”(編號(hào)：J09LG5

2、4)的資助下，探索三維可視化建模與沉陷預(yù)計(jì)理論的結(jié)合途徑，為精細(xì)研究地表移動(dòng)和變形過(guò)程提供分析技術(shù)手段。
　　本文旨在通過(guò)三維建模與可視化技術(shù)，建立顧及覆巖結(jié)構(gòu)、開(kāi)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(jì)并開(kāi)發(fā)了開(kāi)采沉陷三維可視化系統(tǒng)軟件。主要研究?jī)?nèi)容如下：
　?。?）基于隨機(jī)介質(zhì)理論思想，把巖層與地表移動(dòng)視作隨機(jī)過(guò)程，給出了不同條件下開(kāi)采引起地表移動(dòng)與變形的計(jì)算公式，為開(kāi)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(jì)算模型；
　　（2）對(duì)開(kāi)采沉陷涉及的三維現(xiàn)象進(jìn)行分類(lèi)、概括、聚集，建立描述地層結(jié)構(gòu)、開(kāi)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(gè)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(zhǔn)確表達(dá)面體信息；
　　（3）基于DEM