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煤矿深部巷道大多处于力学强度较低的沉积地层中,围岩体受沉积环境、地质构造运动以及开采活动的影响,结构面十分发育。这些结构面把岩体切割成形态不一、大小不等、成分各异的岩块,使岩体具有不连续性和不均匀性的特征,对岩体的力学性质和稳定性起着关键的控制作用。
基于钻孔群数字摄像信息的煤矿深部围岩结构分析解释技术是在传统结构面获取方法上增加钻孔电视数字岩芯的结构面获取方法,进行结构面空间几何特征的结构面三维网络模拟,利用工程地质测绘及钻孔电视获取的结构面几何参数,以统计学的方法,对结构面产状、间距、隙宽、迹长等几何特征量进行统计,提炼出结构面几何特征量的统计模型,利用研发的MonteCarlo算法,产生满足统计模型的随机结构面。
本文总结了国内外关于结构面三维网络模拟的研究成果,在结构面数据获取方法上介绍了钻孔电视手段,拓展了传统的工程地质测绘方法,总结了结构面几何特征参量(产状、隙宽、间距、迹长等)的概率分布形式,根据迹长和直径的关系推求结构面大小及其概率分布函数。以概率统计和蒙特卡洛模拟为理论基础,以数据库技术和虚拟现实技术为技术基础,在Windows操作系统上,借助VisualC++6.0平台研制了随机结构面三维网络模拟软件。该软件含有数据库连接类、设置类、分组类、拟合类、MonteCarlo类和图形绘制类等支撑类。
本文最后将研发的软件用于平顶山一矿的9个钻孔265个结构面的三维网络模拟,产生了该区域的80000个结构面,选取的经验分布模型与实际结构面的分布规律很符合,展示效果良好。