(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211183149.9 (22)申请日 2022.09.27 (71)申请人 国家能源投资集团有限责任公司 地址 100000 北京市东城区安定门西滨河 路22号 申请人 北京低碳清洁能源研究院 　 中国矿业大 学 （北京） (72)发明人 李全生　任赵鹏　张村　郭俊廷　 滕腾　赵勇强　 (74)专利代理 机构 成都华辰智合知识产权代理 有限公司 513 02 专利代理师 秦华云 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 111/10(2020.01)G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 矿区基岩与风积沙地表传递损伤研究模拟 方法 (57)摘要 本发明公开了矿区基岩与风积沙地表传递 损伤研究模拟方法， 其方法包括： A、 利用UDEC软 件构建基岩模型， 利用PFC模拟软件构建地表模 型； B、 对基岩模型进行仿真开采， 基岩模型与地 表模型传递循环至平 衡并记录 数据； C、 分析得出 风积沙地表对矿区覆岩传递损伤研究数据； D、 得 出开采传递损伤 研究数据、 风积 沙地表对矿区覆 岩传递损伤研究数据。 本发明实现了基岩与风积 沙地表传递损伤关系科学研究并实现两者之间 的复现模拟， 能够模拟分析基岩与风积沙地表损 伤传递演变过程， 并能得到传递数据， 同时也能 随仿真开采进行持续模拟研究， 对矿区安全开采 与治理提供技 术支撑。 权利要求书2页 说明书7页 附图6页 CN 115510651 A 2022.12.23 CN 115510651 A 1.一种矿区基岩与风积沙地表传递损伤研究模拟方法， 其特 征在于： 其方法包括： A、 采样和测量矿区基岩的岩层分布、 破断块体数据及力学参数， 利用UDEC软件构建基 岩模型； 采样地表风积沙测量得到粒径数据、 颗粒孔隙度数据、 颗粒静摩擦系数数据、 风积 沙休止角数据、 颗粒间滚动摩擦数据， 测量地表形态及尺寸， 利用PFC模拟软件构建地表模 型； B、 对基岩模型进行仿真开采， 待基岩模型运行平衡时， 提取基岩模型顶部岩层形态数 据作为PFC模拟软件中地表模型下方、 控制颗粒流运动状态的墙， 待地表模型运行平衡， 提 取地表模型底 面力学数据； 将地表模 型底面力学数据加载至UD EC软件的基岩模 型顶部岩层 并提取岩模型顶部岩层形态数据， 如此循环， 直至基岩模型、 地表模型均平衡无变化， 提取 平衡后的基岩模型顶部岩层形态数据、 平衡后的地表模型底面力学 数据； C、 记录基岩模型顶部岩层形态数据的变化过程及数据， 记录地表模型底面力学数据的 变化过程及数据， 分析 得出风积沙地表对 矿区基岩传递损伤研究数据； D、 按照步骤A方法持续延伸基岩模型、 地表模型， 按照步骤B、 C方法持续得到基岩模型 顶部岩层形态数据、 地表模型底面力学数据的变化过程及数据， 分析得出开采传递损伤研 究数据、 风积沙地表对 矿区基岩传递损伤研究数据。 2.按照权利要求1所述的矿区基岩与风积沙地表传递损伤研究模拟方法， 其特征在于： 步骤A中， PFC模拟软件为PFC2D模拟软件， PFC2D模拟软件构建的地表模型为对应基岩模型 某纵向剖面位置下的二 维纵向剖面地表； 在步骤B中， 先得到同一位置 关系下平衡后的剖面 基岩模型顶部岩层形态数据、 平衡后的剖面地表模型底面力学数据， 然后依 次连续平衡处 理得到平衡后的基岩模型顶部岩层形态数据、 平衡后的地表模型底面力学 数据。 3.按照权利要求1所述的矿区基岩与风积沙地表传递损伤研究模拟方法， 其特征在于： 在基岩模型中加入根据实际工作面设计参数的开采拱壳结构数据。 4.按照权利要求1所述的矿区基岩与风积沙地表传递损伤研究模拟方法， 其特征在于： 破断块体数据根据矿区基岩实际测量及关键层理论 综合得出， 并设定UD EC软件中基岩模型 的标定参数及破坏准则。 5.按照权利要求1所述的矿区基岩与风积沙地表传递损伤研究模拟方法， 其特征在于： 构建平面滑动实验平台， 平面滑动实验平台包括平台基座、 升降器、 斜板， 利用平面滑动实 验平台对地表风积沙的颗粒静摩擦系数数据进行测量， 地表风积沙的颗粒间滚动摩擦 数据 选取经验值范围或通过采样的地表风积沙进 行坍落度实验得到； 地表风积沙的粒径数据通 过筛分法分级测量； 地表风积沙的颗粒孔隙度数据通过排水法测 量； 地表风积沙的风积沙 休止角数据通过坍落度实验进行测量。 6.按照权利要求5所述的矿区基岩与风积沙地表传递损伤研究模拟方法， 其特征在于： 步骤A还包括地表模型的数据调整， 方法如下： S1、 根据采样地表风积沙的测量数据按照地表风积沙形态及大小构建初步的地表模 型； 从不同视觉拍照矿区的地表风积沙并经过二值化处理提取到矿区地表实际风积沙堆积 轮廓线， 对初步的地表模型按照对应视觉截取图像经过二值化处理提取到地表模型风积沙 堆积轮廓线； S2、 对初步的地表模型进行数据调整， 直到地表模型风积沙堆积轮廓线与矿区地表实 际风积沙堆积轮廓线拟合 一致， 得到最终的地表模型及模型 所需输入的参数 数据。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115510651 A 27.按照权利要求1所述的矿区基岩与风积沙地表传递损伤研究模拟方法， 其特征在于： 步骤A的矿区为拟建拱壳结构的开采矿区或已建拱壳结构的开采矿区或开采矿区拱壳结构 周边区域； 矿区为拟建拱壳结构的开采矿区， 分析引入不同工作面设计参数前后的开采传 递损伤研究数据； 矿区为已建拱壳结构的开采矿区， 按照已建拱壳结构的开采矿区当前状 态构建基岩模型、 地表模型进行模拟分析， 并进行仿真开采持续模拟分析。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115510651 A 3