采空区稳定性的精细化预测方法、装置及存储介质

本申请涉及金属矿山地下开采，具体涉及一种采空区稳定性的精细化预测方法、装置及存储介质。

背景技术：

1、采空区易引发透水、坍塌、冒顶片帮等多种形式的灾害，往往造成大量的人员伤亡和财产损失。采空区稳定性是一个极其复杂的问题，它不仅和开采矿体的埋深、倾角、厚度、上覆岩层的岩性、赋存状态、厚度、物理力学性质、地质构造、场地地形地貌、水文地质条件以及开采面积、顶板管理方法、开采次数、开采方法等地质采矿条件有关，而且也和上部荷载的类型、大小、位置等密切相关。

2、对于矿山地下开采遗留的采空区，处理方法通常有封闭、崩落、加固和充填四种。各矿山的具体条件不同，采空区分布、形态特征各异，对每个采空区的处理方法常常不尽相同；矿山通常地质构造复杂，岩体质量参差不齐。

3、现有技术中，对采空区稳定性的分析手段通常仅考虑单一岩石力学参数、回采工况等因素进行矿山工程稳定性评判及数值模拟分析，这是这种方法并不能准确体现空区群的相互作用及工程地质的空间变异性，造成准确度低。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本申请实施例提供了一种采空区稳定性的精细化预测方法、装置及存储介质，克服了或者至少部分克服了现有技术的不足。

2、本申请实施例采用下述技术方案：

3、第一方面，本申请实施例提供了一种采空区稳定性的精细化预测方法，包括：

4、基于勘探矿山的多个钻孔的钻孔信息以及岩芯信息构建块体模型；

5、基于所述勘探矿山的影像信息、勘探信息以及生产信息构建三维地质模型，且使所述三维地质模型与所述块体模型重合；

6、对所述勘探矿山进行岩质力学表征，得到所述块体模型的岩体力学参数；

7、基于所述块体模型、所述三维地质模型、和所述岩体力学参数构建岩质精细化数值计算模型；

8、采用所述岩质精细化数值计算模型，对采空区的围岩稳定性进行数值模拟，得到岩质数值模拟结果；

9、根据所述勘探矿山的勘探信息、所述岩体力学参数、和所述岩质数值模拟结果，确定所述采空区的若干稳定性参评指标；

10、基于所述采空区的若干稳定性参评指标，确定所述采空区的稳定性隶属度以及稳定性预测等级。

11、第二方面，本申请实施例还提供了一种采空区稳定性的精细化预测装置，所述装置包括：

12、第一构建单元，用于基于勘探矿山的多个钻孔的钻孔信息以及岩芯信息构建块体模型；

13、第二构建单元，用于基于所述勘探矿山的影像信息、勘探信息以及生产信息构建三维地质模型，且使所述三维地质模型与所述块体模型重合；

14、表征单元，用于对所述勘探矿山进行岩质力学表征，得到所述块体模型的岩体力学参数；

15、第三构建单元，用于基于所述块体模型、所述三维地质模型、和所述岩体力学参数构建岩质精细化数值计算模型；

16、模拟单元，用于采用所述岩质精细化数值计算模型，对采空区的围岩稳定性进行数值模拟，得到岩质数值模拟结果；

17、指标计算单元，用于根据所述勘探矿山的勘探信息、所述岩体力学参数、和所述岩质数值模拟结果，确定所述采空区的若干稳定性参评指标；

18、预测单元，用于基于所述采空区的若干稳定性参评指标，确定所述采空区的稳定性隶属度以及稳定性预测等级。

19、第三方面，本申请实施例提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述的采空区稳定性的精细化预测方法的步骤。

20、第四方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器指令时实现上述的采空区稳定性的精细化预测方法的步骤。

21、本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：

22、本申请首先基于勘探矿山的多个钻孔的钻孔信息以及岩芯信息构建块体模型，然后基于所述勘探矿山的影像信息、勘探信息以及生产信息构建三维地质模型，且使所述三维地质模型与所述块体模型重合；进一步的，对所述勘探矿山进行岩质力学表征，得到所述块体模型的岩体力学参数，并且基于所述块体模型、所述三维地质模型、和所述岩体力学参数构建岩质精细化数值计算模型；更进一步的采用所述岩质精细化数值计算模型，对采空区的围岩稳定性进行数值模拟，得到岩质数值模拟结果；在对采空区进行稳定性预测时，根据所述勘探矿山的勘探信息、所述岩体力学参数、和所述岩质数值模拟结果，确定所述采空区的若干稳定性参评指标；以所述采空区的若干稳定性参评指标为输入，确定所述采空区的稳定性隶属度，以及确定所述采空区的稳定性预测等级。本申请通过上述方法建立起了综合考虑矿山岩体赋存条件、岩体精细化力学参数、空区几何参数和处理方式、采空区群相互作用及力学响应的围岩稳定性多层次模糊综合评价体系，实现了全面、客观的评价采空区的稳定性，提高了采空区的稳定性预测的准确度，为采场安全与地压管理提供理论依据。

技术特征：

1.一种采空区稳定性的精细化预测方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于勘探矿山的多个钻孔的钻孔信息以及钻孔岩心信息构建块体模型，包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述采用距离反比加权方法，基于各所述钻孔的钻孔信息和各所述岩心的岩石质量指标值构建所述块体模型，包括：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述勘探矿山的影像信息、勘探信息以及生产信息构建三维地质模型，包括：

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述勘探矿山进行岩质力学表征，得到所述块体模型的岩体力学参数，包括：

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述块体模型、所述三维地质模型、和所述岩体力学参数构建岩质精细化数值计算模型，包括：

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述稳定性参评指标包括：岩体结构、地质构造、岩石抗压强度、rqd、高跨比、空区处理方法、采空区体积、空区埋深、采空区分散度、采空区贯通情况、以及塑性区体积中的至少一个。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述采空区的若干稳定性参评指标，确定所述采空区的稳定性隶属度以及稳定性预测等级，包括：

9.一种采空区稳定性的精细化预测装置，其特征在于，所述装置包括：

10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器指令时实现如权利要求1至8任一项所述的采空区稳定性的精细化预测的步骤。

技术总结
本申请涉及一种采空区稳定性的精细化预测方法、装置及存储介质，其方法包括：构建块体模型和三维地质模型，且使三维地质模型与块体模型重合；对勘探矿山进行岩质力学表征，得到块体模型的岩体力学参数；基于块体模型、三维地质模型、和岩体力学参数构建岩质精细化数值计算模型；采用岩质精细化数值计算模型，对采空区的围岩稳定性进行数值模拟，得到岩质数值模拟结果；根据勘探矿山的勘探信息、岩体力学参数、和岩质数值模拟结果，确定采空区的若干稳定性参评指标；基于采空区的若干稳定性参评指标，确定采空区的稳定性隶属度以及稳定性预测等级。本申请实现了全面、客观的评价采空区的稳定性，提高了采空区的稳定性预测的准确度。

技术研发人员：刘滨,朱兆文,王雨萌,关凯,朱万成,鲁鑫,张庆,刘阳晓,王江梅,王林,王洪池,冯云成,刘建坤,张丰泽,张铭,付广松
受保护的技术使用者：东北大学
技术研发日：
技术公布日：2024/12/17