煤礦安全高效開采決策支持系統(tǒng)山東科技大學(xué)石永奎煤礦安全高效開采決策支持系統(tǒng)山東科技大學(xué)石永奎1一、課題研究的目的及意義

眾所周知，不能夠根據(jù)具體的地質(zhì)條件進(jìn)行針對性的開采設(shè)計(jì)，特別是在采場推進(jìn)過程中對上覆巖層賦存情況及其變化以及由此變化導(dǎo)致的覆巖運(yùn)動規(guī)律及支承壓力分布規(guī)律的差異認(rèn)識不清，是當(dāng)前煤礦事故頻繁，特別是重大事故和環(huán)境災(zāi)害沒有能從根本上得到控制、開采經(jīng)濟(jì)效益不好的重要原因之一。一、課題研究的目的及意義眾所周知，不能夠根據(jù)具體的2安全高效開采DSS概述課件3安全高效開采DSS概述課件4垂直工作面推進(jìn)方向剖面圖垂直工作面推進(jìn)方向剖面圖5工作面推進(jìn)到不同位置的支承壓力分布工作面推進(jìn)到不同位置的支承壓力分布6破壞拱高溝通上部含水層是透水淹井事故的主要原因

地表沉陷值與破壞拱高是否未波及地表關(guān)系密切在上覆巖層已經(jīng)穩(wěn)定的內(nèi)應(yīng)力場中開掘和維護(hù)巷道，煤層承受的支承壓力很小，原始構(gòu)造應(yīng)力和富集于煤體的瓦斯基本釋放，沖擊地壓、瓦斯煤層突出等重大事故以及高的巷道支護(hù)和維護(hù)費(fèi)用都可以避免在工作面推進(jìn)過程中，如果遇到較大的斷層把老頂巖梁切割就會使老頂巖梁失去向前方煤壁或（和）采空區(qū)矸石上傳遞力的聯(lián)系，采場支架受力會突然增大，造成安全閥開啟和活柱下縮，嚴(yán)重時(shí)會壓死支架各類事故與開采覆巖運(yùn)動的關(guān)系破壞拱高溝通上部含水層是透水淹井事故的主要原因地表沉陷值與7安全高效開采DSS概述課件8安全高效開采DSS概述課件9安全高效開采DSS概述課件10

任何礦井單靠某一工作面實(shí)測的信息以及決策的成果，簡單的套用到其它工作面的方法，即依靠簡單的統(tǒng)計(jì)經(jīng)驗(yàn)決策的方法，是不科學(xué)的。這也同樣說明，煤礦安全高效開采決策，是一項(xiàng)涉及地質(zhì)、開采技術(shù)條件諸多因素需要有高深學(xué)科理論和實(shí)踐基礎(chǔ)，需要應(yīng)用現(xiàn)代高新技術(shù)手段的復(fù)雜系統(tǒng)工程。因此，在完善與掌握采場上覆巖層運(yùn)動和應(yīng)力場應(yīng)力大小分布為核心的煤礦安全高效開采決策理論基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)理論與現(xiàn)代高新技術(shù)，特別是與現(xiàn)代信息技術(shù)的結(jié)合，建立一套能夠全面反映采場地質(zhì)條件及其變化趨勢，預(yù)測采場礦壓顯現(xiàn)規(guī)律和支承壓力分布規(guī)律，特別是能夠預(yù)測某些特殊區(qū)段可能發(fā)生的礦壓異?，F(xiàn)象，進(jìn)而能夠作出具有針對性的安全開采決策的決策支持系統(tǒng)是解決煤礦當(dāng)前事故繁多，特別是采場推進(jìn)過程中可能出現(xiàn)的礦壓異常造成的支架壓死等問題的最佳技術(shù)途徑。

任何礦井單靠某一工作面實(shí)測的信息以及決策的成果，簡單11可視化地理地質(zhì)信息查可視化采動信息（預(yù)測與監(jiān)測）可視化安全開采決策安全高效開采決策支持系統(tǒng)回采工作面控制決策系統(tǒng)

巷道礦壓控制決策系統(tǒng)各類頂板事故控制決策系統(tǒng)可視化地理地質(zhì)信息查可視化采動信息（預(yù)測與監(jiān)測）可視化安全開12

１實(shí)用礦山壓力理論已經(jīng)取得了系統(tǒng)的突破性成果開采上覆巖層運(yùn)動范圍在大量實(shí)測研究的基礎(chǔ)上取得了系統(tǒng)的成果煤層上支承壓力大小和分布發(fā)展變化規(guī)律的研究取得了突破性的進(jìn)展采場礦山壓力及相關(guān)事故控制決策（基礎(chǔ)）結(jié)構(gòu)力學(xué)模型已初步建立

理論基礎(chǔ)１實(shí)用礦山壓力理論已經(jīng)取得了系統(tǒng)的突破性成果開采上覆巖層13上覆巖層在縱向上的運(yùn)動發(fā)展規(guī)律★傳遞巖梁形成的力學(xué)機(jī)理

當(dāng)ρmax上≥ρmax下或Wmax上≥Wmax下時(shí)，兩巖層組合成一個(gè)傳遞巖梁同時(shí)運(yùn)動。上覆巖層在縱向上的運(yùn)動發(fā)展規(guī)律★傳遞巖梁形成的力學(xué)機(jī)理當(dāng)14上覆巖層在縱向上的運(yùn)動發(fā)展規(guī)律★垮落帶范圍（一次采全高）上覆巖層在縱向上的運(yùn)動發(fā)展規(guī)律★垮落帶范圍（一次采全高）15上覆巖層在縱向上的運(yùn)動發(fā)展規(guī)律★垮落帶范圍（開采厚煤層下部分層）上覆巖層在縱向上的運(yùn)動發(fā)展規(guī)律★垮落帶范圍（開采厚煤層下部分16上覆巖層在縱向上的運(yùn)動發(fā)展規(guī)律★裂隙帶的高度

上覆巖層在縱向上的運(yùn)動發(fā)展規(guī)律★裂隙帶的高度17上覆巖層在縱向上的運(yùn)動發(fā)展規(guī)律★緩沉帶的高度

上覆巖層在縱向上的運(yùn)動發(fā)展規(guī)律★緩沉帶的高度18上覆巖層在縱向上的運(yùn)動發(fā)展規(guī)律★覆巖裂隙帶運(yùn)動方程

上覆巖層在縱向上的運(yùn)動發(fā)展規(guī)律★覆巖裂隙帶運(yùn)動方程19上覆巖層在推進(jìn)方向上的運(yùn)動規(guī)律

★采場需控巖層范圍內(nèi)覆巖運(yùn)動規(guī)律

上覆巖層在推進(jìn)方向上的運(yùn)動規(guī)律★采場需控巖層范圍內(nèi)覆巖運(yùn)動20上覆巖層在推進(jìn)方向上的運(yùn)動規(guī)律

★采場需控巖層范圍內(nèi)覆巖運(yùn)動規(guī)律

初次運(yùn)動階段(c0)

周期運(yùn)動階段(c)相對穩(wěn)定過程（b0)顯著運(yùn)動過程(a0)相對穩(wěn)定過程（b)顯著運(yùn)動過程(a)c0=b0+a0c=b+a

上覆巖層在推進(jìn)方向上的運(yùn)動規(guī)律★采場需控巖層范圍內(nèi)覆巖運(yùn)動21上覆巖層在推進(jìn)方向上的運(yùn)動規(guī)律

★巖梁運(yùn)動步距計(jì)算

上覆巖層在推進(jìn)方向上的運(yùn)動規(guī)律★巖梁運(yùn)動步距計(jì)算22上覆巖層在推進(jìn)方向上的運(yùn)動規(guī)律

★裂隙帶覆巖運(yùn)動規(guī)律（第一次運(yùn)動階段）

上覆巖層在推進(jìn)方向上的運(yùn)動規(guī)律★裂隙帶覆巖運(yùn)動規(guī)律（第一次23上覆巖層在推進(jìn)方向上的運(yùn)動規(guī)律

★裂隙帶覆巖運(yùn)動規(guī)律（正常運(yùn)動階段）

上覆巖層在推進(jìn)方向上的運(yùn)動規(guī)律★裂隙帶覆巖運(yùn)動規(guī)律（正常運(yùn)24上覆巖層在推進(jìn)方向上的運(yùn)動規(guī)律★緩沉帶覆巖運(yùn)動規(guī)律

上覆巖層在推進(jìn)方向上的運(yùn)動規(guī)律★緩沉帶覆巖運(yùn)動規(guī)律25采場支承壓力動態(tài)結(jié)構(gòu)力學(xué)模型★支承壓力三維結(jié)構(gòu)力學(xué)模型采場支承壓力動態(tài)結(jié)構(gòu)力學(xué)模型★支承壓力三維結(jié)構(gòu)力學(xué)模型26采場支承壓力動態(tài)結(jié)構(gòu)力學(xué)模型★支承壓力三維結(jié)構(gòu)力學(xué)模型(俯視圖)采場支承壓力動態(tài)結(jié)構(gòu)力學(xué)模型★支承壓力三維結(jié)構(gòu)力學(xué)模型(俯視27采場支承壓力動態(tài)結(jié)構(gòu)力學(xué)模型★三維結(jié)構(gòu)力學(xué)模型(推進(jìn)方向的剖面圖)

采場支承壓力動態(tài)結(jié)構(gòu)力學(xué)模型★三維結(jié)構(gòu)力學(xué)模型(推進(jìn)方向的剖28采場支承壓力動態(tài)結(jié)構(gòu)力學(xué)模型★三維結(jié)構(gòu)力學(xué)模型(垂直推進(jìn)方向剖面圖)

采場支承壓力動態(tài)結(jié)構(gòu)力學(xué)模型★三維結(jié)構(gòu)力學(xué)模型(垂直推進(jìn)方向29采場支承壓力動態(tài)結(jié)構(gòu)力學(xué)模型★采場四周煤體上支承壓力平衡方程

Vcx=(L+2Sx)(Cx+2Sx)H+(Cx+2Sx)bxH+(L+2Sx)bxHbx=f(Cx)，bx(0)=0;bx(L)=bmaxSx=f(Cx)，Sx(0)=0;Sx(L)=Smax采場支承壓力動態(tài)結(jié)構(gòu)力學(xué)模型★采場四周煤體上支承壓力平衡方程30采場支承壓力動態(tài)結(jié)構(gòu)力學(xué)模型★支承壓力隨工作面推進(jìn)的變化曲線

采場支承壓力動態(tài)結(jié)構(gòu)力學(xué)模型★支承壓力隨工作面推進(jìn)的變化曲線31采場支承壓力動態(tài)結(jié)構(gòu)力學(xué)模型★分布在工作面兩側(cè)煤體上的支承壓力

采場支承壓力動態(tài)結(jié)構(gòu)力學(xué)模型★分布在工作面兩側(cè)煤體上的支承壓32采場支承壓力動態(tài)結(jié)構(gòu)力學(xué)模型★分布在工作面兩側(cè)煤體上的支承壓力采場支承壓力動態(tài)結(jié)構(gòu)力學(xué)模型★分布在工作面兩側(cè)煤體上的支承壓33采場支承壓力動態(tài)結(jié)構(gòu)力學(xué)模型★兩側(cè)煤體上的支承壓力分布范圍明顯影響范圍S3=(1/3~1/4)Sx

采場支承壓力動態(tài)結(jié)構(gòu)力學(xué)模型★兩側(cè)煤體上的支承壓力分布范圍明34采場支承壓力動態(tài)結(jié)構(gòu)力學(xué)模型★兩側(cè)煤體上的內(nèi)應(yīng)力場分布范圍沿采空區(qū)四周煤體上內(nèi)應(yīng)力場范圍內(nèi)分布的垂直支承壓力等于工作面初次來壓前夕老頂巖梁（板）的重量

采場支承壓力動態(tài)結(jié)構(gòu)力學(xué)模型★兩側(cè)煤體上的內(nèi)應(yīng)力場分布范圍沿35工程應(yīng)用

濟(jì)三煤礦1302工作面輔助順槽沿空掘巷煤柱尺寸計(jì)算巷道位置工程應(yīng)用濟(jì)三煤礦1302工作面輔助順槽沿空掘巷煤柱尺寸計(jì)算36工程應(yīng)用

★工作面基本條件1、工作面長度：170m2、工作推進(jìn)長度：1614.8m3、煤層厚度及開采高度：6.6m4、煤層傾角：3--505、煤層頂?shù)装鍡l件①直接頂（垮落巖層）巖性及厚度:11m②老頂（下位傳遞巖梁）巖性及厚度:35—40m③可能破壞（垮落和出現(xiàn)導(dǎo)水裂隙）巖層范圍的鉆孔柱狀高:90—100m6、開采深度:450—500m工程應(yīng)用★工作面基本條件1、工作面長度：170m37工程應(yīng)用

★1301工作面柱狀圖工程應(yīng)用★1301工作面柱狀圖38工程應(yīng)用

★1301工作面礦壓觀測結(jié)果

1.直接頂（垮落巖層）厚度:11m2.老頂（明顯影響礦壓顯現(xiàn)的巖梁）厚度：35—40m3.老頂來壓步距第一次裂斷步距：55—60m周期裂斷步距：20m1.地表沉陷波及范圍 推進(jìn)方面波及范圍:2194m 兩側(cè)波及范圍:750m2.地表最大沉陷值 推進(jìn)方向:700mm 兩側(cè)方向:700mm工程應(yīng)用★1301工作面礦壓觀測結(jié)果1.直接頂（垮落巖層39工程應(yīng)用

★計(jì)算結(jié)果

1301工作面支承壓力影響范圍為： Sx=170m,明顯影響區(qū)為:S3=40—50m（實(shí)測）S0=10m

工程應(yīng)用★計(jì)算結(jié)果1301工作面支承壓力影響范圍為：S040工程應(yīng)用

★煤柱尺寸確定

根據(jù)1301工作面內(nèi)應(yīng)力場分布范圍，沿空掘巷煤柱尺寸可取為3—4m工程應(yīng)用★煤柱尺寸確定根據(jù)1301工作面內(nèi)應(yīng)力場分布范圍41工程應(yīng)用

★煤柱尺寸確定

考慮煤體軟、老塘水等因素，確定沿空掘巷煤柱尺寸為5m工程應(yīng)用★煤柱尺寸確定考慮煤體軟、老塘水等因素，確定沿空42地理化掃描地圖數(shù)字地圖數(shù)字文件數(shù)字圖象文件傳輸鍵盤輸入管理組織采集分析顯示MapOutputsCompositeMapsPerspectiveMapsInterpretiveMapsScaledMaps TabularReportsAreasLengthsSummariesDBMSDBMSScanned Non-SpatialData DataBase Base２現(xiàn)代信息技術(shù)（軟件環(huán)境）的飛速發(fā)展為項(xiàng)目順利實(shí)施提供了操作平臺地理化掃描地圖數(shù)字地圖數(shù)字文件數(shù)字圖象文件傳輸鍵盤輸入管理組43可視化地理地質(zhì)信息系統(tǒng)可視化地理地質(zhì)信息系統(tǒng)44三維可視化地理地質(zhì)信息基礎(chǔ)子系統(tǒng)

功能連續(xù)地層建模主要斷層建模地表地形建模等高線信息輸入等值點(diǎn)插值斷層信息輸入圖形放大圖形縮小圖形旋轉(zhuǎn)圖形平移圖形剖分圖形截取圖形查詢等高線數(shù)字化三維圖形顯示三維可視化地理地質(zhì)信息基礎(chǔ)子系統(tǒng)功能連續(xù)地層建模主要斷層建45連續(xù)地層建模

從散點(diǎn)數(shù)據(jù)構(gòu)造形體一直是計(jì)算機(jī)輔助圖形設(shè)計(jì)的一個(gè)重要問題，尤其對于具有復(fù)雜斷層的地質(zhì)構(gòu)造。由于三角片構(gòu)成的分片曲面可以用較少的網(wǎng)格數(shù)表示任意邊界、變化劇烈的復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造，因此主要采用三角網(wǎng)格模型建立地層模型。

連續(xù)地層建模從散點(diǎn)數(shù)據(jù)構(gòu)造形體一直是計(jì)算機(jī)輔助圖形設(shè)計(jì)46連續(xù)地層模型網(wǎng)格顯示連續(xù)地層模型網(wǎng)格顯示47連續(xù)地層模型填充后連續(xù)地層模型填充后48主要斷層表面模型找出斷層的矩形包圍盒

將斷層區(qū)域內(nèi)的點(diǎn)標(biāo)志為5

分別為斷層的上盤和下盤插值，得到上、下盤上點(diǎn)的x,y坐標(biāo)

對每一個(gè)在斷層的矩形包圍盒里的點(diǎn)，判斷其位于斷層的哪一邊

為每一個(gè)插值得到的斷層上的點(diǎn)，插值得到其z值

將斷層上的點(diǎn)插入到點(diǎn)的序列中

連接成三角形，生成斷層主要斷層表面模型找出斷層的矩形包圍盒將斷層區(qū)域內(nèi)的點(diǎn)標(biāo)志為49地表地層建模地表地層建模是在3Dmax中建立模型，再在Opengl中讀入生成的。地表地層建模地表地層建模是在3Dmax中建立模型，再在Ope501、加入斷層數(shù)據(jù)2、插值3、排序數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)處理三維圖形顯示單個(gè)層面顯示剖切截取模型各種三維操作讀入數(shù)據(jù)文件，地表文件1、模型放大2、模型縮小3、模型平移4、模型旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)流程1、加入斷層數(shù)據(jù)2、插值3、排序數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)處理三維圖形顯示51等高線掃描采點(diǎn)圖等高線掃描采點(diǎn)圖52插值空間數(shù)據(jù)的插值是地質(zhì)學(xué)家最常用的數(shù)據(jù)處理方法之一。地質(zhì)數(shù)據(jù)的復(fù)雜性對常規(guī)的自動插值方法和技術(shù)是一個(gè)嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。對于插值方法我們選擇了多重二次曲面函數(shù)法（MultiquadricFunction），它是一種新的地質(zhì)曲面插值方法，這種運(yùn)用二次曲面基本函數(shù)插值的方法最早是哈迪在1971年提出的，將方法引入煤層地質(zhì)曲面逼近，并取得了良好的效果。與其它不規(guī)則連續(xù)曲面方法相比，該方法數(shù)學(xué)原理簡單，易于數(shù)值實(shí)現(xiàn)。由于各種因素的影響，實(shí)際勘探的原始樣本點(diǎn)分布不可能很均勻，多重二次曲面函數(shù)插值法對于這種非網(wǎng)格化樣品空間尤其適合，逼近效果良好。

插值空間數(shù)據(jù)的插值是地質(zhì)學(xué)家最常用的數(shù)據(jù)處理方法之一。地質(zhì)數(shù)53多層面顯示多層面顯示54單個(gè)地層顯示單個(gè)地層顯示55剖切剖切前按一定值剖切后可對剖切后模型進(jìn)行三維操作以便觀察模型內(nèi)部構(gòu)造剖切剖切前按一定值剖切后可對剖切后模型進(jìn)行三維操作以便觀察模56截取模型x：600-800，y：1000-1100截取模型按整體模型截取后截取模型x：600-800，y：1000-1100截取模57對截取模型進(jìn)行三維操作對截取模型進(jìn)行三維操作后可明顯看到斷層截取模型進(jìn)行三維操作后對截取模型進(jìn)行三維操作對截取模型進(jìn)行三維操作后可明顯看到斷層58模型放縮原始模型放大縮小模型放縮原始模型放大縮小59模型平移、旋轉(zhuǎn)平移旋轉(zhuǎn)原始模型平移、旋轉(zhuǎn)平移旋轉(zhuǎn)原始60圖形縮小圖形縮小61

縮放演示縮放演示62安全高效開采DSS概述課件63安全高效開采DSS概述課件64安全高效開采DSS概述課件65安全高效開采DSS概述課件66安全高效開采DSS概述課件67安全高效開采DSS概述課件68安全高效開采DSS概述課件69安全高效開采DSS概述課件70安全高效開采DSS概述課件71安全高效開采DSS概述課件72安全高效開采DSS概述課件73安全高效開采DSS概述課件74安全高效開采DSS概述課件75安全高效開采DSS概述課件76安全高效開采DSS概述課件77安全高效開采DSS概述課件78圖形放大圖形放大79安全高效開采DSS概述課件80安全高效開采DSS概述課件81安全高效開采DSS概述課件82安全高效開采DSS概述課件83安全高效開采DSS概述課件84安全高效開采DSS概述課件85安全高效開采DSS概述課件86安全高效開采DSS概述課件87安全高效開采DSS概述課件88安全高效開采DSS概述課件89安全高效開采DSS概述課件90安全高效開采DSS概述課件91安全高效開采DSS概述課件92安全高效開采DSS概述課件93圖形旋轉(zhuǎn)圖形旋轉(zhuǎn)94安全高效開采DSS概述課件95安全高效開采DSS概述課件96安全高效開采DSS概述課件97安全高效開采DSS概述課件98安全高效開采DSS概述課件99安全高效開采DSS概述課件100安全高效開采DSS概述課件101安全高效開采DSS概述課件102安全高效開采DSS概述課件103安全高效開采DSS概述課件104安全高效開采DSS概述課件105圖形平移圖形平移106安全高效開采DSS概述課件107安全高效開采DSS概述課件108安全高效開采DSS概述課件109安全高效開采DSS概述課件110安全高效開采DSS概述課件111安全高效開采DSS概述課件112安全高效開采DSS概述課件113安全高效開采DSS概述課件114安全高效開采DSS概述課件115安全高效開采DSS概述課件116安全高效開采DSS概述課件117采動信息可視化采動信息可視化118可視化采動信息基礎(chǔ)子系統(tǒng)

用戶界面決策支持系統(tǒng)圖形建模系統(tǒng)圖形顯示系統(tǒng)裂隙帶運(yùn)動規(guī)律緩沉帶運(yùn)動規(guī)律支承壓力分布規(guī)律采場上覆巖層數(shù)字化模型可視化采動信息基礎(chǔ)子系統(tǒng)用戶界面決策支持系統(tǒng)圖形建模系統(tǒng)圖119

采場上覆巖層運(yùn)動規(guī)律數(shù)字化采場上覆巖層數(shù)字化模型采場上覆巖層運(yùn)動規(guī)律數(shù)字化采場上覆巖層數(shù)字化模型120采場上覆巖層運(yùn)動規(guī)律數(shù)字化★采場上覆巖層數(shù)字化模型

GDI坐標(biāo)系

采場上覆巖層運(yùn)動規(guī)律數(shù)字化★采場上覆巖層數(shù)字化模型GDI121采場上覆巖層運(yùn)動規(guī)律數(shù)字化★采場上覆巖層數(shù)字化模型

水平狀態(tài)巖層

采場上覆巖層運(yùn)動規(guī)律數(shù)字化★采場上覆巖層數(shù)字化模型水平狀態(tài)122采場上覆巖層運(yùn)動規(guī)律數(shù)字化★采場上覆巖層數(shù)字化模型開采層（煤層）

采場上覆巖層運(yùn)動規(guī)律數(shù)字化★采場上覆巖層數(shù)字化模型開采層（123采場上覆巖層運(yùn)動規(guī)律數(shù)字化★采場上覆巖層數(shù)字化模型

直接頂初次垮落前夕采場上覆巖層運(yùn)動規(guī)律數(shù)字化★采場上覆巖層數(shù)字化模型直接頂初124采場上覆巖層運(yùn)動規(guī)律數(shù)字化★采場上覆巖層數(shù)字化模型

x9=x8-CrackWidthy9=y8x10=x2+l/2y10=y7-MidSinkagex11=x12-CrackWidthy11=y7x13=x1y13=y7直接頂初次垮落前夕采場上覆巖層運(yùn)動規(guī)律數(shù)字化★采場上覆巖層數(shù)字化模型x9=x125采場上覆巖層運(yùn)動規(guī)律數(shù)字化★采場上覆巖層數(shù)字化模型

直接頂周期垮落狀態(tài)采場上覆巖層運(yùn)動規(guī)律數(shù)字化★采場上覆巖層數(shù)字化模型直接頂周126采場上覆巖層運(yùn)動規(guī)律數(shù)字化★采場上覆巖層數(shù)字化模型

直接頂周期垮落狀態(tài)TypeTLayerState_CycleStage_ImmediatRoofOverarmLengthAsDouble''懸頂長度,m（控頂區(qū)寬度）CrackHeightAsDouble''裂縫高度,mCrackWidthAsDouble''深入煤壁的直接頂裂縫寬度

一般為零FirstCrackDisAsDouble''前方（模型右側(cè)）裂縫距煤壁的距離SecondCrackDisAsDouble''后方（模型左側(cè)）裂縫距煤壁的距離EndSinkageAsDouble''直接頂端部下沉量AngleAsSingle''巖層破斷角度

，度（不是弧度）EndType采場上覆巖層運(yùn)動規(guī)律數(shù)字化★采場上覆巖層數(shù)字化模型直接頂周127采場上覆巖層運(yùn)動規(guī)律數(shù)字化★采場上覆巖層數(shù)字化模型

直接頂周期垮落狀態(tài)x9=x8-CrackWidthy9=y8x10=x8-OverarmLengthy10=y7+EndSinkagex11=x2y11=y7采場上覆巖層運(yùn)動規(guī)律數(shù)字化★采場上覆巖層數(shù)字化模型直接頂周128采場上覆巖層運(yùn)動規(guī)律數(shù)字化★采場上覆巖層數(shù)字化模型

老頂初次運(yùn)動階段狀態(tài)采場上覆巖層運(yùn)動規(guī)律數(shù)字化★采場上覆巖層數(shù)字化模型老頂初次129采場上覆巖層運(yùn)動規(guī)律數(shù)字化★采場上覆巖層數(shù)字化模型

老頂初次運(yùn)動階段狀態(tài)TypeTLayerState_FirstStage_MainRoof

CrackHeightAsDouble''裂縫高度CrackWidthAsDouble''/裂縫寬度FirstCrackDisAsDouble‘’前方（模型右側(cè)）裂縫距煤壁的距離SecondCrackDisAsDouble‘’后方（模型左側(cè)）裂縫距煤壁的距離MidSinkageAsDouble''巖層中部下沉量 MidCrackWidthAsDouble''巖層中部裂縫寬度 C0AsDouble ‘’老頂初次運(yùn)動步距EndType采場上覆巖層運(yùn)動規(guī)律數(shù)字化★采場上覆巖層數(shù)字化模型老頂初次130采場上覆巖層運(yùn)動規(guī)律數(shù)字化★采場上覆巖層數(shù)字化模型

老頂初次運(yùn)動階段狀態(tài)x9=x8-CrackWidthy9=y8x10=x2+y10=y7+MidSinkagex11=x12+CrackWidthy11=y7x13=x1y13=y7采場上覆巖層運(yùn)動規(guī)律數(shù)字化★采場上覆巖層數(shù)字化模型老頂初次131采場上覆巖層運(yùn)動規(guī)律數(shù)字化★采場上覆巖層數(shù)字化模型

老頂周期運(yùn)動階段狀態(tài)采場上覆巖層運(yùn)動規(guī)律數(shù)字化★采場上覆巖層數(shù)字化模型老頂周期132采場上覆巖層運(yùn)動規(guī)律數(shù)字化★采場上覆巖層數(shù)字化模型

老頂周期運(yùn)動階段狀態(tài)TypeTLayerState_CycleStage_MainRoof_beamBeamLengthIAsDouble‘/初次運(yùn)動階段梁長度,m.等于“初次來步距”的0.5倍BeamLengthIIAsDouble''//周期運(yùn)動階段梁的長度,m.等于“周期來步距”O(jiān)ffsetIAsDouble''//初次運(yùn)動階段斷裂線超前煤壁的距離,mOffsetIIAsDouble''//周期運(yùn)動階段斷裂線超前煤壁的距離,mDisOfStableIAsDouble''//第一次運(yùn)動階段相對穩(wěn)定步距,mDisOfStableIIAsDouble''//周期運(yùn)動階段相對穩(wěn)定步距,mDisOfImportanceIAsDouble''//第一次運(yùn)動階段相對顯著步距,mDisOfImportanceIIAsDouble''//周期運(yùn)動階段相對顯著步距,ms_midAsDouble''巖梁中部下沉量wd_midAsDouble''中部裂縫寬度wd_endAsDouble''端部裂縫寬度ht_midAsDouble''中部裂縫高度ht_endAsDouble''端部裂縫高度EndType采場上覆巖層運(yùn)動規(guī)律數(shù)字化★采場上覆巖層數(shù)字化模型老頂周期133采場上覆巖層運(yùn)動規(guī)律數(shù)字化★采場上覆巖層數(shù)字化模型

老頂周期運(yùn)動階段狀態(tài)sa=h-mz*(k-1)

采場上覆巖層運(yùn)動規(guī)律數(shù)字化★采場上覆巖層數(shù)字化模型老頂周期134采場上覆巖層運(yùn)動規(guī)律數(shù)字化★采場上覆巖層數(shù)字化模型老頂周期運(yùn)動階段狀態(tài)相對穩(wěn)定過程采場上覆巖層運(yùn)動規(guī)律數(shù)字化★采場上覆巖層數(shù)字化模型老頂周期135采場上覆巖層運(yùn)動規(guī)律數(shù)字化★采場上覆巖層數(shù)字化模型

老頂周期運(yùn)動階段狀態(tài)相對顯著過程采場上覆巖層運(yùn)動規(guī)律數(shù)字化★采場上覆巖層數(shù)字化模型老頂周期136采場上覆巖層運(yùn)動規(guī)律數(shù)字化★采場上覆巖層數(shù)字化模型

煤體處于彈性階段支承壓力曲線

采場上覆巖層運(yùn)動規(guī)律數(shù)字化★采場上覆巖層數(shù)字化模型煤體處于137采場上覆巖層運(yùn)動規(guī)律數(shù)字化★采場上覆巖層數(shù)字化模型

煤體處于彈性階段支承壓力曲線

假設(shè)原始應(yīng)力圖形高度為h，應(yīng)力集中系數(shù)為k，應(yīng)力變化范圍為s，煤層序號為i，拋物線方程為y=ax2+c。有：a=-（k-1）/h/s2采場上覆巖層運(yùn)動規(guī)律數(shù)字化★采場上覆巖層數(shù)字化模型煤體處于138采場上覆巖層運(yùn)動規(guī)律數(shù)字化★采場上覆巖層數(shù)字化模型

煤體處于彈性階段支承壓力曲線

采場上覆巖層運(yùn)動規(guī)律數(shù)字化★采場上覆巖層數(shù)字化模型煤體處于139采場上覆巖層運(yùn)動規(guī)律數(shù)字化★采場上覆巖層數(shù)字化模型

煤體出現(xiàn)塑性區(qū)時(shí)支承壓力曲線

采場上覆巖層運(yùn)動規(guī)律數(shù)字化★采場上覆巖層數(shù)字化模型煤體出現(xiàn)140采場上覆巖層運(yùn)動規(guī)律數(shù)字化★采場上覆巖層數(shù)字化模型

煤體出現(xiàn)塑性區(qū)時(shí)支承壓力曲線

采場上覆巖層運(yùn)動規(guī)律數(shù)字化★采場上覆巖層數(shù)字化模型煤體出現(xiàn)141采場上覆巖層運(yùn)動規(guī)律數(shù)字化★采場上覆巖層數(shù)字化模型

煤體出現(xiàn)出現(xiàn)內(nèi)外應(yīng)力場時(shí)支承壓力曲線

采場上覆巖層運(yùn)動規(guī)律數(shù)字化★采場上覆巖層數(shù)字化模型煤體出現(xiàn)142采場上覆巖層運(yùn)動規(guī)律數(shù)字化★采場上覆巖層數(shù)字化模型

煤體出現(xiàn)出現(xiàn)內(nèi)外應(yīng)力場時(shí)支承壓力曲線

采場上覆巖層運(yùn)動規(guī)律數(shù)字化★采場上覆巖層數(shù)字化模型煤體出現(xiàn)143采場上覆巖層運(yùn)動規(guī)律數(shù)字化★采場上覆巖層數(shù)字化模型

采場上方壓力拱曲線采場上覆巖層運(yùn)動規(guī)律數(shù)字化★采場上覆巖層數(shù)字化模型采場上方144采場上覆巖層運(yùn)動規(guī)律數(shù)字化★采場上覆巖層數(shù)字化模型

采場上方壓力拱曲線x0=(c1×b2-c2×b1)/(a1×b2-a2×b1)y0=(a1×c2-a2×c1)/(a1×b2-a2×b1)r=Sqr((x0-x1)2+(y0-y1)2)式中：a1=x1-x3b1=y1-y3c1=(x1×x1-x3×x3+y1×y1-y3×y3)/2a2=x2-x3b2=y2-y3c2=(x2×x2-x3×x3+y2×y2-y3×y3)/2

采場上覆巖層運(yùn)動規(guī)律數(shù)字化★采場上覆巖層數(shù)字化模型采場上方145直接頂厚度推理網(wǎng)絡(luò)

直接頂厚度推理網(wǎng)絡(luò)146開始逐層輸入巖層參數(shù)（1）判斷堅(jiān)硬巖層位置（2）計(jì)算各堅(jiān)硬巖層的破斷撓度（3）關(guān)鍵層位置的判別（4）計(jì)算傳遞梁的破斷距l(xiāng)R（5）顯示輸出所需結(jié)果（6）結(jié)束傳遞巖梁的判別方法

開始逐層輸入巖層參數(shù)（1）判斷堅(jiān)硬巖層位置（2）計(jì)算各堅(jiān)147工作面推進(jìn)到22m

工作面推進(jìn)到22m148工作面推進(jìn)到25m

工作面推進(jìn)到25m149工作面推進(jìn)到41m

工作面推進(jìn)到41m150工作面推進(jìn)到73m

工作面推進(jìn)到73m151工作面推進(jìn)到150m

工作面推進(jìn)到150m152工作面推進(jìn)到22m工作面推進(jìn)到22m153工作面推進(jìn)到25m工作面推進(jìn)到25m154工作面推進(jìn)到41m

工作面推進(jìn)到41m155頂板控制的PDCA循環(huán)頂板控制的PDCA循環(huán)156井下巖層動態(tài)監(jiān)測信息的智能可視化分析系統(tǒng)

軟件，硬件在線監(jiān)測離線監(jiān)測手工監(jiān)測支架阻力，活柱縮量端面距，片幫深度圍巖移近量，離層，多點(diǎn)位移錨桿（索）阻力，測力錨桿煤體應(yīng)力，動態(tài)儀瓦斯，co，風(fēng)速，溫度監(jiān)測信息的智能分析，日報(bào)微震井下巖層動態(tài)監(jiān)測信息的智能可視化分析系統(tǒng)軟件，硬件在線監(jiān)測157回采工作面支護(hù)設(shè)計(jì)決策支持系統(tǒng)

山東科技大學(xué)回采工作面山東科技大學(xué)158本系統(tǒng)根據(jù)具體工作面的生產(chǎn)地質(zhì)條件，按照“以巖層運(yùn)動為中心的礦壓理論”體系的相關(guān)模型，（1）計(jì)算出工作面直接頂?shù)暮穸?，初次垮落步距，老頂厚度，初次來壓步距，周期來壓步距等運(yùn)動參數(shù)；（2）確定工作面可行的支護(hù)型式和支護(hù)參數(shù)。本系統(tǒng)分：單體版、綜采版和綜放版。系統(tǒng)功能本系統(tǒng)根據(jù)具體工作面的生產(chǎn)地質(zhì)條件，按照“以巖層運(yùn)動為中心的159系統(tǒng)理論基礎(chǔ)1.采場動態(tài)結(jié)構(gòu)力學(xué)模型2.采場頂板控制設(shè)計(jì)理論體系

－－－－位態(tài)方程理論模型系統(tǒng)理論基礎(chǔ)1.采場動態(tài)結(jié)構(gòu)力學(xué)模型2.采場頂板控制設(shè)計(jì)理論160系統(tǒng)決策模型系統(tǒng)決策模型161位態(tài)方程基礎(chǔ)支架圍巖的雙曲線關(guān)系圖A：直接頂作用力

：控頂末排最大頂板下沉量

：要控制的頂板下沉量

K：位態(tài)常數(shù)，由巖梁參數(shù)和控頂距決定

位態(tài)方程基礎(chǔ)支架圍巖的雙曲線關(guān)系圖A：直接頂作用力：控162位態(tài)方程基礎(chǔ)在具體采場，可計(jì)算出，k：分別為老頂厚度、密度和運(yùn)動步距

LK：控頂距；KT：巖重分配系數(shù)

位態(tài)方程基礎(chǔ)在具體采場，可計(jì)算出，k：分別為老頂厚度、密度和163KT：巖梁斷裂位置、結(jié)構(gòu)形式、物理性質(zhì)、支架性能等有關(guān)系的系數(shù)由于支架、煤壁、矸石與老頂巖層之間是一種靜不定關(guān)系，因此確定KT只能用相應(yīng)的半定量分析配合量化控制準(zhǔn)則和現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合的方法。位態(tài)方程基礎(chǔ)KT：巖梁斷裂位置、結(jié)構(gòu)形式、物理性質(zhì)、支架性能等有關(guān)系的系164支護(hù)強(qiáng)度的定量計(jì)算直接頂初次垮落期間

LK：控頂距支的準(zhǔn)則：把直接頂安全地切落在采空區(qū)。如基本支護(hù)達(dá)不到要求，則 考慮其它措施。

力學(xué)保證條件：支架至少能承擔(dān)起直接頂初次垮落步距一半的重力。支護(hù)強(qiáng)度:直接頂密度。支護(hù)強(qiáng)度的定量計(jì)算直接頂初次垮落期間LK：控頂距支的165支護(hù)強(qiáng)度的定量計(jì)算老頂初次來壓期間支的準(zhǔn)則：①防止直接頂向采空區(qū)推垮；②讓老頂緩慢沉降到要求的位態(tài)（防止沖擊）；③保證支柱不被壓死；④對可能發(fā)生剪切的采場，應(yīng)采取特殊的處理方法，并進(jìn)行采場來壓

力學(xué)保證條件：①增加支柱初撐力和工作阻力，使直接頂和老頂緊貼（加大泵壓，穿鞋或用大噸位升柱器等措施）；②支架能在不被壓死的情況下，承擔(dān)起老頂?shù)牟糠肿饔昧腿恐苯禹數(shù)淖饔昧ΑＶёo(hù)強(qiáng)度的定量計(jì)算老頂初次來壓期間支的準(zhǔn)則：166支護(hù)強(qiáng)度KT:巖重分配系數(shù)，受直接頂厚度與采高之比N的控制。

支護(hù)強(qiáng)度的定量計(jì)算:分別為老頂厚度、密度和初次來壓步距

支護(hù)強(qiáng)度KT:巖重分配系數(shù)，受直接頂厚度與采高167大量研究表明，采空區(qū)充填得越實(shí)，支架承受的老頂作用力越小。根據(jù)現(xiàn)場控制的經(jīng)驗(yàn)，一般條件采場的KT可按下表選取。NN≤11<N≤2.52.5<N≤5N>5KT22N38（N-2.5）+510000N≤1，表明直接頂很薄，堅(jiān)硬老頂來壓猛烈，支架必須承擔(dān)初次來壓步距內(nèi)1/4的巖重。如基本支護(hù)達(dá)不到要求，則采取特種支護(hù)或其它措施。1<N≤2.5時(shí)，表明采空區(qū)充填一般，頂板下沉量和來壓強(qiáng)度隨N的增加而線性減小，需承擔(dān)的老頂作用力也越來越小。2.5<N≤5時(shí)，表明采空區(qū)基本充填滿，幾乎可以不考慮老頂?shù)淖饔昧>5時(shí)，表明垮落直接頂與老頂接實(shí)，支架可完全不考慮老頂?shù)淖饔昧?/p>

支護(hù)強(qiáng)度的定量計(jì)算大量研究表明，采空區(qū)充填得越實(shí)，支架承受的老頂作用力越小。根168直接頂作用力A的計(jì)算

當(dāng)懸頂距LS<2m時(shí)

當(dāng)懸頂距LS≥2m時(shí)支護(hù)強(qiáng)度的定量計(jì)算直接頂作用力A的計(jì)算當(dāng)懸頂距LS<2m時(shí)當(dāng)懸頂距LS≥2169支護(hù)強(qiáng)度的定量計(jì)算老頂正常推進(jìn)階段

支的準(zhǔn)則：①在類拱結(jié)構(gòu)采場，防止類拱的煤壁處切落（AB、CD線）；②梁式結(jié)構(gòu)采場防止老頂來壓時(shí)出現(xiàn)大的臺階下沉和沖擊；③多巖梁結(jié)構(gòu)采場防止上位巖梁對下位巖梁的沖擊；④防止支柱壓死。

類拱在煤壁處的切落位置支護(hù)強(qiáng)度的定量計(jì)算老頂正常推進(jìn)階段支的準(zhǔn)則：類拱在煤壁處170支護(hù)強(qiáng)度的定量計(jì)算老頂正常推進(jìn)階段

力學(xué)保證條件：①類拱結(jié)構(gòu)采場保證支架能支柱直接頂和懸跨度一半的重量；②支架在給定變形狀態(tài)工作時(shí)，必須能支柱直接頂并能承擔(dān)部分老頂?shù)淖饔昧Γ詼p緩老頂?shù)膩韷核俣龋虎壑Ъ茉谙薅ㄗ冃螤顟B(tài)下工作時(shí)，必須能支柱與要求控制的頂板下沉量△hi對應(yīng)的老頂懸跨度Li的部分及直接頂?shù)娜孔饔昧Α?/p>

支護(hù)強(qiáng)度的定量計(jì)算老頂正常推進(jìn)階段力學(xué)保證條件：171支護(hù)強(qiáng)度的定量計(jì)算老頂正常推進(jìn)階段支護(hù)強(qiáng)度①類拱結(jié)構(gòu)下：

②給定變形下：

③限定變形下：

④多巖梁結(jié)構(gòu)下：

支護(hù)強(qiáng)度的定量計(jì)算老頂正常推進(jìn)階段支護(hù)強(qiáng)度①類拱結(jié)構(gòu)下：172支護(hù)密度的計(jì)算n:支護(hù)密度，根/m2P:支護(hù)強(qiáng)度，kN/m2R:支柱實(shí)際支撐能力，kN/柱支護(hù)密度的計(jì)算n:支護(hù)密度，根/m2173系統(tǒng)界面系統(tǒng)界面174系統(tǒng)界面系統(tǒng)界面175安全高效開采DSS概述課件176安全高效開采DSS概述課件177安全高效開采DSS概述課件178安全高效開采DSS概述課件179安全高效開采DSS概述課件180安全高效開采DSS概述課件181回采巷道支護(hù)設(shè)計(jì)決策支持系統(tǒng)

山東科技大學(xué)回采巷道山東科技大學(xué)182（1）選擇回采巷道的支護(hù)形式（2）計(jì)算合理支護(hù)參數(shù)

系統(tǒng)功能（1）選擇回采巷道的支護(hù)形式系統(tǒng)功能183系統(tǒng)理論基礎(chǔ)1.采場動態(tài)結(jié)構(gòu)力學(xué)模型2.巷道支護(hù)理論體系

－－－－錨桿支護(hù)原理系統(tǒng)理論基礎(chǔ)1.采場動態(tài)結(jié)構(gòu)力學(xué)模型2.巷道支護(hù)理論體系184系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)185系統(tǒng)決策流程系統(tǒng)決策流程186基本支護(hù)形式簡易支護(hù)型式

指裸體巷道、點(diǎn)柱、薄層噴射混凝土和局部單體剛性錨桿等簡單的支護(hù)型式，僅適用于穩(wěn)定的回采巷道。其中裸體巷道用于巷寬3.5m以下，頂板分層厚度較大的情況。當(dāng)巷寬較大或頂板分層厚度較小時(shí)，宜選用點(diǎn)柱或分布較稀疏的剛性單體錨桿。薄層噴射混凝土僅用于有風(fēng)化傾向的穩(wěn)定圍巖?；局ёo(hù)形式簡易支護(hù)型式指裸體巷道、點(diǎn)柱、薄層噴射混凝土187基本支護(hù)形式梯形剛性支架

該類支架結(jié)構(gòu)簡單，架設(shè)容易，不破壞頂板，柱腿扎角可按具體情況自行調(diào)整。由于支架本身的可縮性很小，所以梯形剛性支架用于圍巖較穩(wěn)定、斷面面積小于10m2、預(yù)計(jì)頂?shù)装逡平什淮笥?0%的較穩(wěn)定的回采巷道。

基本支護(hù)形式梯形剛性支架該類支架結(jié)構(gòu)簡單，架設(shè)容易，不破188基本支護(hù)形式梯形可縮支架該類支架垂直可縮，承載力不很大，但能保持頂板完整性，適用于圍巖較穩(wěn)定、移近率超過10%的回采巷道或穩(wěn)定性中等或稍差但底板、煤柱穩(wěn)定（僅頂板不穩(wěn)定）且斷面積小于10m2的回采巷道。這種情況下側(cè)壓一般較小，底板穩(wěn)定，僅是頂板下沉量稍大，利用支架的豎向可縮性適應(yīng)圍巖變形。基本支護(hù)形式梯形可縮支架該類支架垂直可縮，承載力不很大，但189基本支護(hù)形式拱形可縮性支架支架結(jié)構(gòu)受力合理，承載能力高，可縮性好，能適應(yīng)巷道自然冒落形狀，適用于圍巖穩(wěn)定性較差、頂?shù)装逑鄬σ平看笥?00mm，斷面大于6m2的回采巷道。具體有以下類型：①三心拱直腿可縮性支架：適用于頂壓大、兩幫及底板較穩(wěn)定的巷道；②半圓拱直腿可縮性支架：適用于頂壓大、有一定側(cè)壓、兩幫較穩(wěn)定的情況；③三心拱曲腿可縮性支架：適用于頂壓、側(cè)壓均大而不必加固底板的情況；④馬蹄形可縮性支架：除具備拱形支架一般優(yōu)點(diǎn)外，能抗底臌和兩幫移近、適用于圍巖松軟，移近量較大，特別是底臌和兩幫穩(wěn)定性差的巷道。

基本支護(hù)形式拱形可縮性支架支架結(jié)構(gòu)受力合理，承載能力高，可190基本支護(hù)形式封閉型支架適用于不穩(wěn)定的回采巷道。這類巷道圍巖預(yù)計(jì)移近率一般大于35%其它支護(hù)型式已不能控制圍巖變形。具體分以下幾種：①圓形可縮性支架：適用于移近量大、各方壓均勻、底臌、兩幫移近嚴(yán)重，使用非封閉支架預(yù)計(jì)K＞40%的的情況；②方環(huán)形可縮性支架：較圓形有更大的斷面利用率，能保持頂板完整性旦抗不均勻壓力能力強(qiáng)；③長環(huán)形可縮性支架：除具備方環(huán)形可縮性支架的特點(diǎn)外，能較好地適用于存在豎向與橫向變形及壓力不均衡情況的巷道。

基本支護(hù)形式封閉型支架適用于不穩(wěn)定的回采巷道。這類巷道圍巖191基本支護(hù)形式錨桿及其組合形式支架這類支護(hù)型式包括多種組合形式，根據(jù)桿體的性質(zhì)又可分為剛性錨桿和可延伸錨桿，除單體錨桿外，尚有錨噴、錨帶、錨網(wǎng)噴等多種形式，既可用于支護(hù)穩(wěn)定性好的巷道，又可用于支護(hù)變形量大的巷道，應(yīng)用范圍廣泛，是準(zhǔn)備巷道主要的支護(hù)型式。對于回采巷道，也是正在逐漸推廣與改善的主要支護(hù)型式，可在一定條件下選擇合理的組合形式。

基本支護(hù)形式錨桿及其組合形式支架這類支護(hù)型式包括多種組合192基本支護(hù)形式桁架(W鋼帶)錨桿對于層狀地層下開挖支護(hù)，桁架錨桿是一種十分有效的頂板維護(hù)方法。作為一種主動支護(hù)，當(dāng)頂板和煤柱有較大變形時(shí)，整個(gè)支護(hù)系統(tǒng)可以隨圍巖變形而產(chǎn)生較大位移。同時(shí)提供必要的支護(hù)力。這種支護(hù)型式對于圍巖變形較大、頂板穩(wěn)定性差，底板較穩(wěn)定的情況，可以發(fā)揮較好的支護(hù)作用?；局ёo(hù)形式桁架(W鋼帶)錨桿對于層狀地層下開挖支護(hù)，桁架193錨桿支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)方法層狀巖體中，錨桿將下部不穩(wěn)定巖層懸吊在上部穩(wěn)固的巖層上，錨桿承受的載荷為下部不穩(wěn)定巖層的重量。最典型的情況是頂板上部1-1.8m處有一厚層（2m以下）堅(jiān)固巖層，下部為較完整的層狀較弱巖層。若沒有上述堅(jiān)固巖層，也可用免壓拱高或破碎帶高度以外的非破碎穩(wěn)定帶概念代替。

懸吊機(jī)制及其圍巖條件錨桿支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)方法層狀巖體中，錨桿將下部不穩(wěn)定巖層懸吊在194錨桿支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)方法在沒有堅(jiān)硬厚層的薄狀巖層中，通過錨桿的預(yù)拉應(yīng)力，將視為疊合梁的各薄層擠緊，提高其自撐能力。桿體承受巖層錯(cuò)動趨勢所產(chǎn)生的剪應(yīng)力。組合梁與疊合梁相比，應(yīng)力減小（n-1）倍，撓度減小（n2–1）倍。組合梁機(jī)制及其圍巖條件錨桿支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)方法在沒有堅(jiān)硬厚層的薄狀巖層中，通過錨桿的195錨桿支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)方法在被裂隙切割的塊狀圍巖中，錨桿將危石懸吊，彼此擠緊，形成類似三鉸拱的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，不但使巖塊不掉落，而且加固成能承受載荷的整體結(jié)構(gòu)。三鉸拱（楔固、緊固）機(jī)制及其圍巖條件

錨桿支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)方法在被裂隙切割的塊狀圍巖中，錨桿將危石懸196錨桿支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)方法采用點(diǎn)錨固形式的錨桿的預(yù)拉應(yīng)力可以形成以錨桿兩端為頂點(diǎn)的算盤珠式的壓縮區(qū)。若把錨桿以適當(dāng)?shù)拈g距沿拱形斷面系統(tǒng)安裝，則可在巷道周圍形成連續(xù)的均勻壓縮帶作為承載結(jié)構(gòu)并將應(yīng)力向兩幫深部圍巖傳遞，其承載能力決定于錨桿長度與間距、預(yù)拉應(yīng)力。

組合拱（均勻壓縮拱）機(jī)制及其圍巖條件

錨桿支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)方法采用點(diǎn)錨固形式的錨桿的預(yù)拉應(yīng)力可以形成197錨桿支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)方法由于目前放頂煤工作面越來越多，回采巷道頂板為煤體，其普氏免壓拱理論

冒落形狀為拱形，按照普氏免壓拱理論，如圖所示，巷道兩幫的破壞范圍為：錨桿支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)方法由于目前放頂煤工作面越來越多，回采巷道198錨桿支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)方法Kc：巷道周邊擠壓應(yīng)力集中系數(shù)，r:巖石平均體密度，KN/m3；υ:采動影響系數(shù)，；H:埋深，m；σm:頂煤單向抗壓強(qiáng)度，Mpa；Φ:頂煤內(nèi)摩擦角，；h:巷道高度，m

普氏免壓拱理論

錨桿支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)方法Kc：巷道周邊擠壓應(yīng)力集中系數(shù)，普氏免199錨桿支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)方法頂板最大松動范圍可按下式預(yù)計(jì)

普氏免壓拱理論

fm:頂煤堅(jiān)固性系數(shù)L:巷道寬度，m

錨桿支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)方法頂板最大松動范圍可按下式預(yù)計(jì)普氏免壓200錨桿支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)方法幫錨桿長度計(jì)算

對兩幫的加固，可以取在破壞范圍的2/3處，即合力作用點(diǎn)所處位置，作為兩幫支護(hù)長度的下限，而全部破壞范圍作為支護(hù)的上限，因此，兩幫錨桿有效范圍長度；普氏免壓拱理論

l下限=2C/3l上限=Cl平均=（l下限＋l上限）／２錨桿支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)方法幫錨桿長度計(jì)算普氏免壓拱理論l下限201錨桿支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)方法頂錨桿長度計(jì)算

同樣，沿著支護(hù)合力作用點(diǎn)為端點(diǎn)形成的拱高b1作為頂板錨桿支護(hù)的下限，頂板在支護(hù)條件下全松動范圍拱高作為支護(hù)的上限，故頂板錨桿有效錨固長度：普氏免壓拱理論

l頂=b1~b=(L/2+2C/3)/f~(L/2+C)/f錨桿支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)方法頂錨桿長度計(jì)算普氏免壓拱理論l頂=202錨桿支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)方法錨桿間距計(jì)算

頂板錨桿數(shù)量應(yīng)滿足以下兩個(gè)條件；一是能承受拱內(nèi)巖重；二是桿體抗剪強(qiáng)度能滿足要求。普氏免壓拱理論

（1）平衡拱內(nèi)巖重所需的錨桿間距S1可按下式計(jì)算：

T：錨桿的實(shí)際錨固力，KN；K1：安全系數(shù)；γ：煤的體積密度，KN/m3

錨桿支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)方法錨桿間距計(jì)算普氏免壓拱理論（1）平203錨桿支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)方法普氏免壓拱理論

（2）校核桿體抗剪強(qiáng)度所需錨桿間距S2：

d：桿直徑，mm；τ：桿抗剪強(qiáng)度，Mpa；k2：頂板抗剪安全系數(shù)，取5；f：分層間摩擦系數(shù)；錨桿支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)方法普氏免壓拱理論（2）校核桿體抗剪強(qiáng)度204系統(tǒng)界面系統(tǒng)界面205系統(tǒng)界面系統(tǒng)界面206系統(tǒng)界面系統(tǒng)界面207系統(tǒng)界面系統(tǒng)界面208系統(tǒng)界面系統(tǒng)界面209系統(tǒng)界面系統(tǒng)界面210系統(tǒng)界面系統(tǒng)界面211系統(tǒng)界面系統(tǒng)界面212開采沉陷可視化工程分析系統(tǒng)

山東科技大學(xué)開采沉陷可視化工程分析系統(tǒng)山東科技大學(xué)213充分利用目前最新的研究成果及先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)開采沉陷預(yù)測工作的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)化，為開采方案決策提供全面、快速、準(zhǔn)確的科學(xué)依據(jù)。系統(tǒng)目標(biāo)充分利用目前最新的研究成果及先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)開采沉陷預(yù)214系統(tǒng)框架系統(tǒng)框架215系統(tǒng)流程系統(tǒng)流程216系統(tǒng)理論基礎(chǔ)系統(tǒng)理論基礎(chǔ)217系統(tǒng)計(jì)算成果可視化Excel表格數(shù)據(jù)文件

系統(tǒng)計(jì)算成果可視化Excel表格數(shù)據(jù)文件218系統(tǒng)計(jì)算成果可視化Excel表格數(shù)據(jù)文件

系統(tǒng)計(jì)算成果可視化Excel表格數(shù)據(jù)文件219系統(tǒng)計(jì)算成果可視化地表下沉等值線圖（AutoCAD圖形格式）

系統(tǒng)計(jì)算成果可視化地表下沉等值線圖（AutoCAD圖形格式）220系統(tǒng)計(jì)算成果可視化地表水平變形等值線圖（AutoCAD圖形格式）

系統(tǒng)計(jì)算成果可視化地表水平變形等值線圖（AutoCAD圖形格221系統(tǒng)計(jì)算成果可視化沿預(yù)計(jì)方向地表移動變形曲線圖（AutoCAD圖形格式剖面圖）系統(tǒng)計(jì)算成果可視化沿預(yù)計(jì)方向地表移動變形曲線圖（AutoCA222系統(tǒng)計(jì)算成果可視化垂直預(yù)計(jì)方向地表移動變形曲線圖（AutoCAD圖形格式剖面圖）系統(tǒng)計(jì)算成果可視化垂直預(yù)計(jì)方向地表移動變形曲線圖（AutoC223系統(tǒng)計(jì)算成果可視化地表下沉Surfer三維數(shù)字圖系統(tǒng)計(jì)算成果可視化地表下沉Surfer三維數(shù)字圖224系統(tǒng)計(jì)算成果可視化地表水平變形Surfer三維數(shù)字圖系統(tǒng)計(jì)算成果可視化地表水平變形Surfer三維數(shù)字圖225煤礦安全高效開采決策支持系統(tǒng)山東科技大學(xué)石永奎煤礦安全高效開采決策支持系統(tǒng)山東科技大學(xué)石永奎226一、課題研究的目的及意義

眾所周知，不能夠根據(jù)具體的地質(zhì)條件進(jìn)行針對性的開采設(shè)計(jì)，特別是在采場推進(jìn)過程中對上覆巖層賦存情況及其變化以及由此變化導(dǎo)致的覆巖運(yùn)動規(guī)律及支承壓力分布規(guī)律的差異認(rèn)識不清，是當(dāng)前煤礦事故頻繁，特別是重大事故和環(huán)境災(zāi)害沒有能從根本上得到控制、開采經(jīng)濟(jì)效益不好的重要原因之一。一、課題研究的目的及意義眾所周知，不能夠根據(jù)具體的227安全高效開采DSS概述課件228安全高效開采DSS概述課件229垂直工作面推進(jìn)方向剖面圖垂直工作面推進(jìn)方向剖面圖230工作面推進(jìn)到不同位置的支承壓力分布工作面推進(jìn)到不同位置的支承壓力分布231破壞拱高溝通上部含水層是透水淹井事故的主要原因

地表沉陷值與破壞拱高是否未波及地表關(guān)系密切在上覆巖層已經(jīng)穩(wěn)定的內(nèi)應(yīng)力場中開掘和維護(hù)巷道，煤層承受的支承壓力很小，原始構(gòu)造應(yīng)力和富集于煤體的瓦斯基本釋放，沖擊地壓、瓦斯煤層突出等重大事故以及高的巷道支護(hù)和維護(hù)費(fèi)用都可以避免在工作面推進(jìn)過程中，如果遇到較大的斷層把老頂巖梁切割就會使老頂巖梁失去向前方煤壁或（和）采空區(qū)矸石上傳遞力的聯(lián)系，采場支架受力會突然增大，造成安全閥開啟和活柱下縮，嚴(yán)重時(shí)會壓死支架各類事故與開采覆巖運(yùn)動的關(guān)系破壞拱高溝通上部含水層是透水淹井事故的主要原因地表沉陷值與232安全高效開采DSS概述課件233安全高效開采DSS概述課件234安全高效開采DSS概述課件235

任何礦井單靠某一工作面實(shí)測的信息以及決策的成果，簡單的套用到其它工作面的方法，即依靠簡單的統(tǒng)計(jì)經(jīng)驗(yàn)決策的方法，是不科學(xué)的。這也同樣說明，煤礦安全高效開采決策，是一項(xiàng)涉及地質(zhì)、開采技術(shù)條件諸多因素需要有高深學(xué)科理論和實(shí)踐基礎(chǔ)，需要應(yīng)用現(xiàn)代高新技術(shù)手段的復(fù)雜系統(tǒng)工程。因此，在完善與掌握采場上覆巖層運(yùn)動和應(yīng)力場應(yīng)力大小分布為核心的煤礦安全高效開采決策理論基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)理論與現(xiàn)代高新技術(shù)，特別是與現(xiàn)代信息技術(shù)的結(jié)合，建立一套能夠全面反映采場地質(zhì)條件及其變化趨勢，預(yù)測采場礦壓顯現(xiàn)規(guī)律和支承壓力分布規(guī)律，特別是能夠預(yù)測某些特殊區(qū)段可能發(fā)生的礦壓異?，F(xiàn)象，進(jìn)而能夠作出具有針對性的安全開采決策的決策支持系統(tǒng)是解決煤礦當(dāng)前事故繁多，特別是采場推進(jìn)過程中可能出現(xiàn)的礦壓異常造成的支架壓死等問題的最佳技術(shù)途徑。

任何礦井單靠某一工作面實(shí)測的信息以及決策的成果，簡單236可視化地理地質(zhì)信息查可視化采動信息（預(yù)測與監(jiān)測）可視化安全開采決策安全高效開采決策支持系統(tǒng)回采工作面控制決策系統(tǒng)

巷道礦壓控制決策系統(tǒng)各類頂板事故控制決策系統(tǒng)可視化地理地質(zhì)信息查可視化采動信息（預(yù)測與監(jiān)測）可視化安全開237

１實(shí)用礦山壓力理論已經(jīng)取得了系統(tǒng)的突破性成果開采上覆巖層運(yùn)動范圍在大量實(shí)測研究的基礎(chǔ)上取得了系統(tǒng)的成果煤層上支承壓力大小和分布發(fā)展變化規(guī)律的研究取得了突破性的進(jìn)展采場礦山壓力及相關(guān)事故控制決策（基礎(chǔ)）結(jié)構(gòu)力學(xué)模型已初步建立

理論基礎(chǔ)１實(shí)用礦山壓力理論已經(jīng)取得了系統(tǒng)的突破性成果開采上覆巖層238上覆巖層在縱向上的運(yùn)動發(fā)展規(guī)律★傳遞巖梁形成的力學(xué)機(jī)理

當(dāng)ρmax上≥ρmax下或Wmax上≥Wmax下時(shí)，兩巖層組合成一個(gè)傳遞巖梁同時(shí)運(yùn)動。上覆巖層在縱向上的運(yùn)動發(fā)展規(guī)律★傳遞巖梁形成的力學(xué)機(jī)理當(dāng)239上覆巖層在縱向上的運(yùn)動發(fā)展規(guī)律★垮落帶范圍（一次采全高）上覆巖層在縱向上的運(yùn)動發(fā)展規(guī)律★垮落帶范圍（一次采全高）240上覆巖層在縱向上的運(yùn)動發(fā)展規(guī)律★垮落帶范圍（開采厚煤層下部分層）上覆巖層在縱向上的運(yùn)動發(fā)展規(guī)律★垮落帶范圍（開采厚煤層下部分241上覆巖層在縱向上的運(yùn)動發(fā)展規(guī)律★裂隙帶的高度

上覆巖層在縱向上的運(yùn)動發(fā)展規(guī)律★裂隙帶的高度242上覆巖層在縱向上的運(yùn)動發(fā)展規(guī)律★緩沉帶的高度

上覆巖層在縱向上的運(yùn)動發(fā)展規(guī)律★緩沉帶的高度243上覆巖層在縱向上的運(yùn)動發(fā)展規(guī)律★覆巖裂隙帶運(yùn)動方程

上覆巖層在縱向上的運(yùn)動發(fā)展規(guī)律★覆巖裂隙帶運(yùn)動方程244上覆巖層在推進(jìn)方向上的運(yùn)動規(guī)律

★采場需控巖層范圍內(nèi)覆巖運(yùn)動規(guī)律

上覆巖層在推進(jìn)方向上的運(yùn)動規(guī)律★采場需控巖層范圍內(nèi)覆巖運(yùn)動245上覆巖層在推進(jìn)方向上的運(yùn)動規(guī)律

★采場需控巖層范圍內(nèi)覆巖運(yùn)動規(guī)律

初次運(yùn)動階段(c0)

周期運(yùn)動階段(c)相對穩(wěn)定過程（b0)顯著運(yùn)動過程(a0)相對穩(wěn)定過程（b)顯著運(yùn)動過程(a)c0=b0+a0c=b+a

上覆巖層在推進(jìn)方向上的運(yùn)動規(guī)律★采場需控巖層范圍內(nèi)覆巖運(yùn)動246上覆巖層在推進(jìn)方向上的運(yùn)動規(guī)律

★巖梁運(yùn)動步距計(jì)算

上覆巖層在推進(jìn)方向上的運(yùn)動規(guī)律★巖梁運(yùn)動步距計(jì)算247上覆巖層在推進(jìn)方向上的運(yùn)動規(guī)律

★裂隙帶覆巖運(yùn)動規(guī)律（第一次運(yùn)動階段）

上覆巖層在推進(jìn)方向上的運(yùn)動規(guī)律★裂隙帶覆巖運(yùn)動規(guī)律（第一次248上覆巖層在推進(jìn)方向上的運(yùn)動規(guī)律

★裂隙帶覆巖運(yùn)動規(guī)律（正常運(yùn)動階段）

上覆巖層在推進(jìn)方向上的運(yùn)動規(guī)律★裂隙帶覆巖運(yùn)動規(guī)律（正常運(yùn)249上覆巖層在推進(jìn)方向上的運(yùn)動規(guī)律★緩沉帶覆巖運(yùn)動規(guī)律

上覆巖層在推進(jìn)方向上的運(yùn)動規(guī)律★緩沉帶覆巖運(yùn)動規(guī)律250采場支承壓力動態(tài)結(jié)構(gòu)力學(xué)模型★支承壓力三維結(jié)構(gòu)力學(xué)模型采場支承壓力動態(tài)結(jié)構(gòu)力學(xué)模型★支承壓力三維結(jié)構(gòu)力學(xué)模型251采場支承壓力動態(tài)結(jié)構(gòu)力學(xué)模型★支承壓力三維結(jié)構(gòu)力學(xué)模型(俯視圖)采場支承壓力動態(tài)結(jié)構(gòu)力學(xué)模型★支承壓力三維結(jié)構(gòu)力學(xué)模型(俯視252采場支承壓力動態(tài)結(jié)構(gòu)力學(xué)模型★三維結(jié)構(gòu)力學(xué)模型(推進(jìn)方向的剖面圖)

采場支承壓力動態(tài)結(jié)構(gòu)力學(xué)模型★三維結(jié)構(gòu)力學(xué)模型(推進(jìn)方向的剖253采場支承壓力動態(tài)結(jié)構(gòu)力學(xué)模型★三維結(jié)構(gòu)力學(xué)模型(垂直推進(jìn)方向剖面圖)

采場支承壓力動態(tài)結(jié)構(gòu)力學(xué)模型★三維結(jié)構(gòu)力學(xué)模型(垂直推進(jìn)方向254采場支承壓力動態(tài)結(jié)構(gòu)力學(xué)模型★采場四周煤體上支承壓力平衡方程

Vcx=(L+2Sx)(Cx+2Sx)H+(Cx+2Sx)bxH+(L+2Sx)bxHbx=f(Cx)，bx(0)=0;bx(L)=bmaxSx=f(Cx)，Sx(0)=0;Sx(L)=Smax采場支承壓力動態(tài)結(jié)構(gòu)力學(xué)模型★采場四周煤體上支承壓力平衡方程255采場支承壓力動態(tài)結(jié)構(gòu)力學(xué)模型★支承壓力隨工作面推進(jìn)的變化曲線

采場支承壓力動態(tài)結(jié)構(gòu)力學(xué)模型★支承壓力隨工作面推進(jìn)的變化曲線256采場支承壓力動態(tài)結(jié)構(gòu)力學(xué)模型★分布在工作面兩側(cè)煤體上的支承壓力

采場支承壓力動態(tài)結(jié)構(gòu)力學(xué)模型★分布在工作面兩側(cè)煤體上的支承壓257采場支承壓力動態(tài)結(jié)構(gòu)力學(xué)模型★分布在工作面兩側(cè)煤體上的支承壓力采場支承壓力動態(tài)結(jié)構(gòu)力學(xué)模型★分布在工作面兩側(cè)煤體上的支承壓258采場支承壓力動態(tài)結(jié)構(gòu)力學(xué)模型★兩側(cè)煤體上的支承壓力分布范圍明顯影響范圍S3=(1/3~1/4)Sx

采場支承壓力動態(tài)結(jié)構(gòu)力學(xué)模型★兩側(cè)煤體上的支承壓力分布范圍明259采場支承壓力動態(tài)結(jié)構(gòu)力學(xué)模型★兩側(cè)煤體上的內(nèi)應(yīng)力場分布范圍沿采空區(qū)四周煤體上內(nèi)應(yīng)力場范圍內(nèi)分布的垂直支承壓力等于工作面初次來壓前夕老頂巖梁（板）的重量

采場支承壓力動態(tài)結(jié)構(gòu)力學(xué)模型★兩側(cè)煤體上的內(nèi)應(yīng)力場分布范圍沿260工程應(yīng)用

濟(jì)三煤礦1302工作面輔助順槽沿空掘巷煤柱尺寸計(jì)算巷道位置工程應(yīng)用濟(jì)三煤礦1302工作面輔助順槽沿空掘巷煤柱尺寸計(jì)算261工程應(yīng)用

★工作面基本條件1、工作面長度：170m2、工作推進(jìn)長度：1614.8m3、煤層厚度及開采高度：6.6m4、煤層傾角：3--505、煤層頂?shù)装鍡l件①直接頂（垮落巖層）巖性及厚度:11m②老頂（下位傳遞巖梁）巖性及厚度:35—40m③可能破壞（垮落和出現(xiàn)導(dǎo)水裂隙）巖層范圍的鉆孔柱狀高:90—100m6、開采深度:450—500m工程應(yīng)用★工作面基本條件1、工作面長度：170m262工程應(yīng)用

★1301工作面柱狀圖工程應(yīng)用★1301工作面柱狀圖263工程應(yīng)用

★1301工作面礦壓觀測結(jié)果

1.直接頂（垮落巖層）厚度:11m2.老頂（明顯影響礦壓顯現(xiàn)的巖梁）厚度：35—40m3.老頂來壓步距第一次裂斷步距：55—60m周期裂斷步距：20m1.地表沉陷波及范圍 推進(jìn)方面波及范圍:2194m 兩側(cè)波及范圍:750m2.地表最大沉陷值 推進(jìn)方向:700mm 兩側(cè)方向:700mm工程應(yīng)用★1301工作面礦壓觀測結(jié)果1.直接頂（垮落巖層264工程應(yīng)用

★計(jì)算結(jié)果

1301工作面支承壓力影響范圍為： Sx=170m,明顯影響區(qū)為:S3=40—50m（實(shí)測）S0=10m

工程應(yīng)用★計(jì)算結(jié)果1301工作面支承壓力影響范圍為：S0265工程應(yīng)用

★煤柱尺寸確定

根據(jù)1301工作面內(nèi)應(yīng)力場分布范圍，沿空掘巷煤柱尺寸可取為3—4m工程應(yīng)用★煤柱尺寸確定根據(jù)1301工作面內(nèi)應(yīng)力場分布范圍266工程應(yīng)用

★煤柱尺寸確定

考慮煤體軟、老塘水等因素，確定沿空掘巷煤柱尺寸為5m工程應(yīng)用★煤柱尺寸確定考慮煤體軟、老塘水等因素，確定沿空267地理化掃描地圖數(shù)字地圖數(shù)字文件數(shù)字圖象文件傳輸鍵盤輸入管理組織采集分析顯示MapOutputsCompositeMapsPerspectiveMapsInterpretiveMapsScaledMaps TabularReportsAreasLengthsSummariesDBMSDBMSScanned Non-SpatialData DataBase Base２現(xiàn)代信息技術(shù)（軟件環(huán)境）的飛速發(fā)展為項(xiàng)目順利實(shí)施提供了操作平臺地理化掃描地圖數(shù)字地圖數(shù)字文件數(shù)字圖象文件傳輸鍵盤輸入管理組268可視化地理地質(zhì)信息系統(tǒng)可視化地理地質(zhì)信息系統(tǒng)269三維可視化地理地質(zhì)信息基礎(chǔ)子系統(tǒng)

功能連續(xù)地層建模主要斷層建模地表地形建模等高線信息輸入等值點(diǎn)插值斷層信息輸入圖形放大圖形縮小圖形旋轉(zhuǎn)圖形平移圖形剖分圖形截取圖形查詢等高線數(shù)字化三維圖形顯示三維可視化地理地質(zhì)信息基礎(chǔ)子系統(tǒng)功能連續(xù)地層建模主要斷層建270連續(xù)地層建模

從散點(diǎn)數(shù)據(jù)構(gòu)造形體一直是計(jì)算機(jī)輔助圖形設(shè)計(jì)的一個(gè)重要問題，尤其對于具有復(fù)雜斷層的地質(zhì)構(gòu)造。由于三角片構(gòu)成的分片曲面可以用較少的網(wǎng)格數(shù)表示任意邊界、變化劇烈的復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造，因此主要采用三角網(wǎng)格模型建立地層模型。

連續(xù)地層建模從散點(diǎn)數(shù)據(jù)構(gòu)造形體一直是計(jì)算機(jī)輔助圖形設(shè)計(jì)271連續(xù)地層模型網(wǎng)格顯示連續(xù)地層模型網(wǎng)格顯示272連續(xù)地層模型填充后連續(xù)地層模型填充后273主要斷層表面模型找出斷層的矩形包圍盒

將斷層區(qū)域內(nèi)的點(diǎn)標(biāo)志為5

分別為斷層的上盤和下盤插值，得到上、下盤上點(diǎn)的x,y坐標(biāo)

對每一個(gè)在斷層的矩形包圍盒里的點(diǎn)，判斷其位于斷層的哪一邊

為每一個(gè)插值得到的斷層上的點(diǎn)，插值得到其z值

將斷層上的點(diǎn)插入到點(diǎn)的序列中

連接成三角形，生成斷層主要斷層表面模型找出斷層的矩形包圍盒將斷層區(qū)域內(nèi)的點(diǎn)標(biāo)志為274地表地層建模地表地層建模是在3Dmax中建立模型，再在Opengl中讀入生成的。地表地層建模地表地層建模是在3Dmax中建立模型，再在Ope2751、加入斷層數(shù)據(jù)2、插值3、排序數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)處理三維圖形顯示單個(gè)層面顯示剖切截取模型各種三維操作讀入數(shù)據(jù)文件，地表文件1、模型放大2、模型縮小3、模型平移4、模型旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)流程1、加入斷層數(shù)據(jù)2、插值3、排序數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)處理三維圖形顯示276等高線掃描采點(diǎn)圖等高線掃描采點(diǎn)圖277插值空間數(shù)據(jù)的插值是地質(zhì)學(xué)家最常用的數(shù)據(jù)處理方法之一。地質(zhì)數(shù)據(jù)的復(fù)雜性對常規(guī)的自動插值方法和技術(shù)是一個(gè)嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。對于插值方法我們選擇了多重二次曲面函數(shù)法（MultiquadricFunction），它是一種新的地質(zhì)曲面插值方法，這種運(yùn)用二次曲面基本函數(shù)插值的方法最早是哈迪在1971年提出的，將方法引入煤層地質(zhì)曲面逼近，并取得了良好的效果。與其它不規(guī)則連續(xù)曲面方法相比，該方法數(shù)學(xué)原理簡單，易于數(shù)值實(shí)現(xiàn)。由于各種因素的影響，實(shí)際勘探的原始樣本點(diǎn)分布不可能很均勻，多重二次曲面函數(shù)插值法對于這種非網(wǎng)格化樣品空間尤其適合，逼近效果良好。

插值空間數(shù)據(jù)的插值是地質(zhì)學(xué)家最常用的數(shù)據(jù)處理方法之一。地質(zhì)數(shù)278多層面顯示多層面顯示279單個(gè)地層顯示單個(gè)地層顯示280剖切剖切前按一定值剖切后可對剖切后模型進(jìn)行三維操作以便觀察模型內(nèi)部構(gòu)造剖切剖切前按一定值剖切后可對剖切后模型進(jìn)行三維操作以便觀察模281截取模型x：600-800，y：1000-1100截取模型按整體模型截取后截取模型x：600-800，y：1000-1100截取模282對截取模型進(jìn)行三維操作對截取模型進(jìn)行三維操作后可明顯看到斷層截取模型進(jìn)行三維操作后對截取模型進(jìn)行三維操作對截取模型進(jìn)行三維操作后可明顯看到斷層283模型放縮原始模型放大縮小模型放縮原始模型放大縮小284模型平移、旋轉(zhuǎn)平移旋轉(zhuǎn)原始模型平移、旋轉(zhuǎn)平移旋轉(zhuǎn)原始285圖形縮小圖形縮小286

縮放演示縮放演示287安全高效開采DSS概述課件288安全高效開采DSS概述課件289安全高效開采DSS概述課件290安全高效開采DSS概述課件291安全高效開采DSS概述課件292安全高效開采DSS概述課件293安全高效開采DSS概述課件294安全高效開采DSS概述課件295安全高效開采DSS概述課件296安全高效開采DSS概述課件297安全高效開采DSS概述課件298安全高效開采DSS概述課件299安全高效開采DSS概述課件300安全高效開采DSS概述課件301安全高效開采DSS概述課件302安全高效開采DSS概述課件303圖形放大圖形放大304安全高效開采DSS概述課件305安全高效開采DSS概述課件306安全高效開采DSS概述課件307安全高效開采DSS概述課件308安全高效開采DSS概述課件309安全高效開采DSS概述課件310安全高效開采DSS概述課件311安全高效開采DSS概述課件312安全高效開采DSS概述課件313安全高效開采DSS概述課件314安全高效開采DSS概述課件315安全高效開采DSS概述課件316安全高效開采DSS概述課件317安全高效開采DSS概述課件318圖形旋轉(zhuǎn)圖形旋轉(zhuǎn)319安全高效開采DSS概述課件320安全高效開采DSS概述課件321安全高效開采DSS概述課件322安全高效開采DSS概述課件323安全高效開采DSS概述課件324安全高效開采DSS概述課件325安全高效開采DSS概述課件326安全高效開采DSS概述課件327安全高效開采DSS概述課件328安全高效開采DSS概述課件329安全高效開采DSS概述課件330圖形平移圖形平移331安全高效開采DSS概述課件332安全高效開采DSS概述課件333安全高效開采DSS概述課件334安全高效開采DSS概述課件335安全高效開采DSS概述課件336安全高效開采DSS概述課件337安全高效開采DSS概述課件338安全高效開采DSS概述課件339安全高效開采DSS概述課件340安全高效開采DSS概述課件341安全高效開采DSS概述課件342采動信息可視化采動信息可視化343可視化采動信息基礎(chǔ)子系統(tǒng)

用戶界面決策支持系統(tǒng)圖形建模系統(tǒng)圖形顯示系統(tǒng)裂隙帶運(yùn)動規(guī)律緩沉帶運(yùn)動規(guī)律支承壓力分布規(guī)律采場上覆巖層數(shù)字化模型可視化采動信息基礎(chǔ)子系統(tǒng)用戶界面決策支持系統(tǒng)圖形建模系統(tǒng)圖344

采場上覆巖層運(yùn)動規(guī)律數(shù)字化采場上覆巖層數(shù)字化模型采場上覆巖層運(yùn)動規(guī)律數(shù)字化采場上覆巖層數(shù)字化模型345采場上覆巖層運(yùn)動規(guī)律數(shù)字化★采場上覆巖層數(shù)字化模型

GDI坐標(biāo)系

采場上覆巖層運(yùn)動規(guī)律數(shù)字化★采場上覆巖層數(shù)字化模型GDI346采場上覆巖層運(yùn)動規(guī)律數(shù)字化★采場上覆巖層數(shù)字化模型

水平狀態(tài)巖層

采場上覆巖層運(yùn)動規(guī)律數(shù)字化★采場上覆巖層數(shù)字化模型水平狀態(tài)347采場上覆巖層運(yùn)動規(guī)律數(shù)字化★采場上覆巖層數(shù)字化模型開采層（煤層）

采場上覆巖層運(yùn)動規(guī)律數(shù)字化★采場上覆巖層數(shù)字化模型開采層（348采場上覆巖層運(yùn)動規(guī)律數(shù)字化★采場上覆巖層數(shù)字化模型

直接頂初次垮落前夕采場上覆巖層運(yùn)動規(guī)律數(shù)字化★采場上覆巖層數(shù)字化模型直接頂初349采場上覆巖層運(yùn)動規(guī)律數(shù)字化★采場上覆巖層數(shù)字化模型

x9=x8-CrackWidthy9=y8x10=x2+l/2y10=y7-MidSinkagex11=x12-CrackWidthy11=y7x13=x1y13=y7直接頂初次垮落前夕采場上覆巖層運(yùn)動規(guī)律數(shù)字化★采場上覆巖層數(shù)字化模型x9=x350采場上覆巖層運(yùn)動規(guī)律數(shù)字化★采場上覆巖層數(shù)字化模型

直接頂周期垮落狀態(tài)采場上覆巖層運(yùn)動規(guī)律數(shù)字化★采場上覆巖層數(shù)字化模型直接頂周351采場上覆巖層運(yùn)動規(guī)律數(shù)字化★采場上覆巖層數(shù)字化模型

直接頂周期垮落狀態(tài)TypeTLayerState_CycleStage_ImmediatRoofOverarmLengthAsDouble''懸頂長度,m（控頂區(qū)寬度）CrackHeightAsDouble''裂縫高度,mCrackWidthAsDouble''深入煤壁的直接頂裂縫寬度

一般為零FirstCrackDisAsDouble''前方（模型右側(cè)）裂縫距煤壁的距離SecondCrackDisAsDouble''后方（模型左側(cè)）裂縫距煤壁的距離EndSinkageAsDouble''直接頂端部下沉量AngleAsSingle''巖層破斷角度

，度（不是弧度）EndType采場上覆巖層運(yùn)動規(guī)律數(shù)字化★采場上覆巖層數(shù)字化模型直接頂周352采場上覆巖層運(yùn)動規(guī)律數(shù)字化★采場上覆巖層數(shù)字化模型

直接頂周期垮落狀態(tài)x9=x8-CrackWidthy9=y8x10=x8-OverarmLengthy10=y7+EndSinkagex11=x2y11=y7采場上覆巖層運(yùn)動規(guī)律數(shù)字化★采場上覆巖層數(shù)字化模型直接頂周353采場上覆巖層運(yùn)動規(guī)律數(shù)字化★采場上覆巖層數(shù)字化模型

老頂初次運(yùn)動階段狀態(tài)采場上覆巖層運(yùn)動規(guī)律數(shù)字化★采場上覆巖層數(shù)字化模型老頂初次354采場上覆巖層運(yùn)動規(guī)律數(shù)字化★采場上覆巖層數(shù)字化模型

老頂初次運(yùn)動階段狀態(tài)TypeTLayerState_FirstStage_MainRoof

CrackHeightAsDouble''裂縫高度CrackWidthAsDouble''/裂縫寬度FirstCrackDisAsDouble‘’前方（模型右側(cè)）裂縫距煤壁的距離SecondCrackDisAsDouble‘’后方（模型左側(cè)）裂縫距煤壁的距離MidSinkageAsDouble''巖層中部下沉量 MidCrackWidthAsDouble''巖層中部裂縫寬度 C0AsDouble ‘’老頂初次運(yùn)動步距EndType采場上覆巖層運(yùn)動規(guī)律數(shù)字化★采場上覆巖層數(shù)字化模型老頂初次355采場上覆巖層運(yùn)動規(guī)律數(shù)字化★采場上覆巖層數(shù)字化模型

老頂初次運(yùn)動階段狀態(tài)x9=x8-CrackWidthy9=y8x10=x2+y10=y7+MidSinkagex11=x12+CrackWidthy11=y7x13=x1y13=y7采場上覆巖層運(yùn)動規(guī)律數(shù)字化★采場上覆巖層數(shù)字化模型老頂初次356采場上覆巖層運(yùn)動規(guī)律數(shù)字化★采場上覆巖層數(shù)字化模型

老頂周期運(yùn)動階段狀態(tài)采場