GIS-FLAC3D耦合下采场上覆岩层破坏空间分布模拟方法

本文主要探讨了地理信息系统（GIS）与 FLAC3D 软件在煤炭开采中的深度集成应用。GIS空间数据模型与 FLAC3D 的六面体单元（Brick）模型的融合是研究的核心，这种耦合旨在创建更精确的煤矿采场三维空间模型。GIS被用于处理和管理大量的空间数据，而 FLAC3D则擅长进行复杂的岩层力学模拟，特别是地下应力状态和岩层破坏预测。 首先，文章对GIS的空间数据模型进行了深入剖析，强调其在表示地理特征、空间关系以及数据可视化方面的优势。接着，作者介绍了FLAC3D的初始单元模型，这是一种三维数值模拟工具，用于模拟岩体的力学行为，包括上覆岩层的稳定性分析。通过数据耦合，GIS的栅格数据模型能够与FLAC3D的六面体单元模型无缝对接，从而实现实时的空间数据与力学模拟的交互。 提出的耦合方法使得在数值模拟的基础上，能够构建一个GIS时空数据库，这个数据库将模拟结果与真实的地理信息紧密结合。"三带"理论被引入，用来定义上覆岩层破坏的高度阈值，这是一种基于断裂带特性确定破坏风险的重要参数。这种方法对于理解和预测采场内的岩层稳定性至关重要，有助于制定合理的开采策略，防止大规模的岩层垮塌。 以汝箕沟煤矿32211工作面为例，作者运用这一耦合技术，具体计算并展示了工作面上覆岩层的破坏空间分布，特别关注了终采线附近岩层的破坏高度。这不仅提供了关于开采过程中岩层稳定性变化的直观图像，也为后续的灾害预防和安全管理提供了科学依据。 本文的研究成果为煤炭开采领域的岩层破坏空间分析提供了一种创新且实用的方法，结合GIS的可视化和FLAC3D的力学模拟，大大提高了上覆岩层管理的精度和效率，对于保障矿产资源安全开采具有重要意义。