CN112861311A - 露天矿端帮岩体的防突水设计方法、装置及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供了一种露天矿端帮岩体的防突水设计方法、装置及电子设备，该方法包括：获取端帮岩体各岩层的空间信息，岩土物理力学信息和地下水位信息；根据所述空间信息、岩土物理力学信息和地下水位信息，通过预设的隔水煤柱计算方法，得到预设安全系数下所述岩层的隔水煤柱厚度，进而得到所述岩层的突水角；同时，通过预设的极限平衡方法，得到所述端帮岩体的下边坡安全系数，进而得到与所述下边坡安全系数对应的边坡角；将所述边坡角与所述岩层的突水角进行比较，根据比较结果确定所述端帮岩体的设定边坡角。通过本发明实施例，实现了适用于露天矿的端帮岩体隔水柱设计，在减少地下水损失的情况下，保证了对端帮岩体的安全开采。
Description
技术领域
本发明涉及采矿技术领域，尤其涉及一种露天矿端帮岩体的防突水设计方法、装置及电子设备。
背景技术
根据现有的煤矿防治水相关要求中要求在针对矿井设计时设置防隔水煤柱(岩)：为确保近水体下安全采煤而留设的煤层开采上(下)限至水体底(顶)界之间的煤岩层区段，作用就是为了防止煤矿水害事故的发生。尤其，针对受水害威胁的矿井，有下列情况之一的，应当留设隔水煤柱(岩)：(1)煤层露头风化带；(2)在地表水体、含水冲积层下和水淹区邻近地带；(3)与富水性强的含水层间存在水力联系的断层、裂隙带或者强导水断层接触的煤层；(4)有大量积水的老窑和采空区；(5)导水、导水陷落柱与岩溶洞穴和地下暗河；(6)分区隔离开采边界；(7)受保护的观测孔、注浆孔和电缆孔等。
但现有的防隔水煤柱技术主要针对于井工矿，用于防止煤层上部、断层导水、陷落柱、采空区积水、底帮隔水等，而并不适用于露天煤矿的整个端帮岩体隔水煤柱设计，容易引起安全隐患。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种露天矿端帮岩体的防突水设计方法、装置及电子设备，以解决但现有的防隔水煤柱技术主要针对于井工矿，用于防止煤层上部、断层导水、陷落柱、采空区积水、底帮隔水等，而并不适用于露天煤矿的整个端帮岩体隔水煤柱设计，容易引起安全隐患的问题。
为了解决上述技术问题，本发明实施例是这样实现的：
第一方面，本发明实施例提供了一种露天矿端帮岩体的防突水设计方法，包括：
获取端帮岩体各岩层的空间信息，各岩层的岩土物理力学信息和通过钻孔得到的地下水位信息；
根据所述空间信息、岩土物理力学信息和地下水位信息，通过预设的隔水煤柱计算方法，得到预设安全系数下所述岩层的隔水煤柱厚度，进而得到所述岩层的突水角；同时，通过预设的极限平衡方法，得到所述端帮岩体的下边坡安全系数，进而得到与所述下边坡安全系数对应的边坡角；
将所述边坡角与所述岩层的突水角进行比较，根据比较结果确定所述端帮岩体的设定边坡角。
第二方面，本发明实施例提供了一种露天矿端帮岩体的防突水设计装置，包括：
信息采集模块，用于获取端帮岩体各岩层的空间信息，各岩层的岩土物理力学信息和通过钻孔得到的地下水位信息；
数学计算模块，用于根据所述空间信息、岩土物理力学信息和地下水位信息，通过预设的隔水煤柱计算方法，得到预设安全系数下所述岩层的隔水煤柱厚度，进而得到所述岩层的突水角；同时，通过预设的极限平衡方法，得到所述端帮岩体的下边坡安全系数，进而得到与所述下边坡安全系数对应的边坡角；
角度设定模块，用于将所述边坡角与所述岩层的突水角进行比较，根据比较结果确定所述端帮岩体的设定边坡角。
第三方面，本发明实施例提供了一种电子设备，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线；其中，所述处理器、所述通信接口以及所述存储器通过总线完成相互间的通信；所述存储器，用于存放计算机程序；所述处理器，用于执行所述存储器上所存放的程序，实现如第一方面所述的露天矿端帮岩体的防突水设计方法步骤。
第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现如第一方面所述的露天矿端帮岩体的防突水设计方法步骤。
由以上本发明实施例提供的技术方案可见，本发明实施例通过获取端帮岩体各岩层的空间信息，岩土物理力学信息和地下水位信息；根据所述空间信息、岩土物理力学信息和地下水位信息，通过预设的隔水煤柱计算方法，得到预设安全系数下所述岩层的隔水煤柱厚度，进而得到所述岩层的突水角；同时，通过预设的极限平衡方法，得到所述端帮岩体的下边坡安全系数，进而得到与所述下边坡安全系数对应的边坡角；将所述边坡角与所述岩层的突水角进行比较，根据比较结果确定所述端帮岩体的设定边坡角。通过本发明实施例，实现了适用于露天矿的端帮岩体隔水柱设计，在减少地下水损失的情况下，保证了对端帮岩体的安全开采。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的露天矿端帮岩体的防突水设计方法的第一种流程示意图；
图2为本发明实施例提供的露天矿水位剖面图；
图3为本发明实施例提供的露天矿端帮岩体的防突水设计方法的第二种流程示意图；
图4为本发明实施例提供的露天矿端帮岩体的防突水设计方法中突水角示意图；
图5为本发明实施例提供的露天矿端帮岩体的防突水设计方法中端帮岩体的设计边坡角示意图；
图6为本发明实施例提供的露天矿端帮岩体的防突水设计装置的模块组成示意图；
图7为本发明实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种露天矿端帮岩体的防突水设计方法、装置及电子设备。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
露天矿是从地表剥离至开采煤层底帮，形成端帮边坡，地下水主要通过端帮地层侧向渗流至矿坑，而露天矿区上方主要为大气直接降雨。由于露天矿与井工矿开采煤层方式上有很大的技术差异性，因此，露天矿地下水隔水煤柱设计需要考虑地下水渗流下边坡的安全性。
边坡在其形成过程中，由于侧向卸荷作用，坡体原始应力平衡状态遭到破坏，使坡体内的应力重分布。坡体最大主应力方向发生偏转，产生水平张应力和剪应力，坡脚形成压应力和剪应力集中区。地下水沿边坡面形成渗流，在滑动力方向上形成动水压力，对于边坡稳定性构造不利影响。对存在地下水渗流作用的边坡，稳定性分析时需要考虑地下水的作用对边坡安全开采的影响。所以对于露天矿开采隔水煤柱设计而言不能像井工矿只考虑一层煤或计算裂隙带高度，而是需要综合考虑地下水位以下各个煤岩层安全厚度，以及渗流对边坡的安全影响。
如图1所示，本发明实施例提供一种露天矿端帮岩体的防突水设计方法。该方法具体可以包括以下步骤：
步骤S01、获取端帮岩体各岩层的空间信息，各岩层的岩土物理力学信息和通过钻孔得到的地下水位信息。
如图2所示，通过对露天矿周边的地质勘探可以得到端帮岩体的各岩层的空间信息，以及火烧岩的空间信息。
通过对各岩层的岩土进行采样和物理力学试验，可以得到包含各类物理力学指标的各岩层的岩土物理力学信息。
通过对端帮岩体进行钻孔后的水井，如图2所示的SW04和SW05，进行抽水试验，可以得到地下水位信息，包括端帮岩体和火烧区的参透系数、影响半径，以及地下水的水面位置信息等。
步骤S02、根据所述空间信息、岩土物理力学信息和地下水位信息，通过预设的隔水煤柱计算方法，得到预设安全系数下所述岩层的隔水煤柱厚度，进而得到所述岩层的突水角；同时，通过预设的极限平衡方法，得到所述端帮岩体的下边坡安全系数，进而得到与所述下边坡安全系数对应的边坡角；
根据得到的端帮岩体的各岩层的空间信息、端帮岩体中各岩层的岩土物理力学信息和地下水位信息，通过预设的隔水煤柱计算方法，在预设的安全系数下计算得到所述岩层的隔水煤柱厚度。所述预设的安全系数的取值范围可以根据实际的需要进行设定，本发明实施例仅以从2-5为例进行举例说明。
然后，根据不同安全系数得到的隔水煤柱厚度，从中选择最大值的隔水煤柱厚度用于计算所述岩层的突水角，相当于计算得到了所述岩层的最小的突水角。所述安全系数也可以根据实际的需要为各岩层预先设定一个固定的值，从而可以直接根据计算得到的隔水煤柱厚度计算确定突水角。为了简便起见，在下面的实施例中均以预设一个固定的安全系数为例进行举例说明。
同时，根据得到的端帮岩体的各岩层的空间信息、端帮岩体中各岩层的岩土物理力学信息和地下水位信息，采用极限平衡方法，计算得到所述端帮岩体的下边坡安全系数，其中，所述下边坡安全系数根据是否包含水分包括：不含水下边坡安全系数和有水影响的下边坡安全系数。
然后，根据有水影响的下边坡安全系数，得到使所述端帮岩体不产生滑坡的边坡角。
步骤S03、将所述边坡角与所述岩层的突水角进行比较，根据比较结果确定所述端帮岩体的设定边坡角。
将上述得到的边坡角和突水角进行比较，以边坡角小于等于突水角为条件，确定所述端帮岩体的设定边坡角。
由以上本发明实施例提供的技术方案可见，本发明实施例通过获取端帮岩体各岩层的空间信息，各岩层的岩土物理力学信息和钻孔的地下水位信息；通过预设的隔水煤柱计算方法，得到预设安全系数下所述岩层的隔水煤柱厚度，进而得到所述岩层的突水角；同时，通过预设的极限平衡方法，得到所述端帮岩体的下边坡安全系数，进而得到与所述下边坡安全系数对应的边坡角；将所述边坡角与所述岩层的突水角进行比较，根据比较结果确定所述端帮岩体的设定边坡角。通过本发明实施例，实现了适用于露天矿的端帮岩体隔水柱设计，保证火烧岩地下水体不发生突出；进而减少地下水损失的情况下，实现了对端帮岩体的安全开采。
进一步的，如图3所示，上述步骤S02中所述突水角的计算过程，具体可以参见下述S021-S022的处理。
步骤S021、根据由所述地下水位信息得到的水头压力、所述空间信息中的煤岩层厚度、所述岩土物理力学信息中的煤岩层的抗拉强度、以及所述岩层预设的安全系数，通过预设的隔水煤柱计算方法，得到所述岩层的隔水煤柱的厚度。
进一步地，所述步骤S021包括：
通过如下公式得到所述岩层的隔水煤柱的厚度L：
其中，P为所述水头压力，K为所述岩层预设的安全系数，M为所述煤岩层厚度，Kp为所述煤岩层的抗拉强度。
进一步地，在计算得到隔水煤柱的厚度后，若所述隔水煤柱的厚度小于预设的厚度阈值，则将所述厚度阈值设为所述隔水煤柱的厚度。
所述厚度阈值可以根据实际的需要进行设定，例如20m，此时，若计算得到所述岩层的的隔水煤柱的厚度L＜20m，则将所述隔水煤柱的厚度设定为20m。
步骤S022、根据所述地下水位信息中的水面位置信息、空间信息中的岩层深度信息和所述隔水煤柱的厚度，得到所述岩层的突水角。
如图4所示，根据水面位置信息、隔水煤柱的厚度和岩层所在的深度组成的三角形，计算得到所述岩层的突水角QK。
进一步地，上述步骤S02中所述边坡角的计算过程，具体何以参见下述S023-S024的处理。
步骤S023、根据由所述地下水位信息得到的沿渗流方向的水力梯度、所述岩土物理力学信息中的岩石也隙率、以及所述端帮岩体的抗滑力和滑动力，通过预设的极限平衡方法，得到所述端帮岩体在有水影响下的下边坡安全系数。
进一步地，所述步骤S023包括：
通过如下公共得到所述端帮岩体在有水影响下的下边坡安全系数K′有水：
其中，W抗滑力为所述端帮岩体的抗滑力，F滑动力为所述端帮岩体的滑动力，f动水压为单位动力压力，rw为水的容重，i为所述沿渗流方向的水力梯度，n为所述岩石孔隙率。
所述不含水的下边坡安全系数K无水，可通过如下公式计算：
步骤S024、根据预设的下边坡安全系数与边坡角的对应关系，得到与所述有水影响下的下边坡安全系数对应的边坡角。
所述下边坡安全系数与边坡角的对应关系可以根据极限平衡方法预先获取，从而根据计算得到的有水影响的下边坡安全系数查找到对应的边坡角Q边坡角。
进一步地，所述步骤S03包括：
步骤S031、若所述边坡角小于等于所述岩层的突水角，则将所述边坡角确定为所述端帮岩体的设定边坡角；
步骤S032、而若所述边坡角大于所述岩层的突水角，则将所述突水角确定为所述端帮岩体的设定边坡角。
如图5所示，将计算得到的边坡角Q边坡角与各岩层的突水角QK进行比较，若Q边坡角≤QK，则所述Q边坡角为所述端帮岩体的设定边坡角；而若Q边坡角＞QK，则将所述QK设定为所述端帮岩体的设定边坡角。
由以上本发明实施例提供的技术方案可见，本发明实施例通过获取端帮岩体各岩层的空间信息，各岩层的岩土物理力学信息和钻孔的地下水位信息；通过预设的隔水煤柱计算方法，得到预设安全系数下所述岩层的隔水煤柱厚度，进而得到所述岩层的突水角；同时，通过预设的极限平衡方法，得到所述端帮岩体的下边坡安全系数，进而得到与所述下边坡安全系数对应的边坡角；将所述边坡角与所述岩层的突水角进行比较，根据比较结果确定所述端帮岩体的设定边坡角。通过本发明实施例，实现了适用于露天矿的端帮岩体隔水柱设计，保证火烧岩地下水体不发生突出；进而减少地下水损失的情况下，实现了对端帮岩体的安全开采。
对应上述实施例提供的露天矿端帮岩体的防突水设计方法，基于相同的技术构思，本发明实施例还提供了一种露天矿端帮岩体的防突水设计装置，图6为本发明实施例提供的露天矿端帮岩体的防突水设计装置的模块组成示意图，该露天矿端帮岩体的防突水设计装置用于执行图1至图5描述的露天矿端帮岩体的防突水设计方法，如图6所示，该露天矿端帮岩体的防突水设计装置包括：信息采集模块601、数学计算模块602和角度设定模块603。
所述信息采集模块601用于获取端帮岩体各岩层的空间信息，各岩层的岩土物理力学信息和通过钻孔得到的地下水位信息；所述数学计算模块602用于根据所述空间信息、岩土物理力学信息和地下水位信息，通过预设的隔水煤柱计算方法，得到预设安全系数下所述岩层的隔水煤柱厚度，进而得到所述岩层的突水角；同时，通过预设的极限平衡方法，得到所述端帮岩体的下边坡安全系数，进而得到与所述下边坡安全系数对应的边坡角；所述角度设定模块603用于将所述边坡角与所述岩层的突水角进行比较，根据比较结果确定所述端帮岩体的设定边坡角。
由以上本发明实施例提供的技术方案可见，本发明实施例通过获取端帮岩体各岩层的空间信息，各岩层的岩土物理力学信息和钻孔的地下水位信息；通过预设的隔水煤柱计算方法，得到预设安全系数下所述岩层的隔水煤柱厚度，进而得到所述岩层的突水角；同时，通过预设的极限平衡方法，得到所述端帮岩体的下边坡安全系数，进而得到与所述下边坡安全系数对应的边坡角；将所述边坡角与所述岩层的突水角进行比较，根据比较结果确定所述端帮岩体的设定边坡角。通过本发明实施例，实现了适用于露天矿的端帮岩体隔水柱设计，保证火烧岩地下水体不发生突出；进而减少地下水损失的情况下，实现了对端帮岩体的安全开采。
进一步地，所述数学计算模块包括：第一计算单元和第二计算单元。
所述第一计算单元用于根据由所述地下水位信息得到的水头压力、所述空间信息中的煤岩层厚度、所述岩土物理力学信息中的煤岩层的抗拉强度、以及所述岩层预设的安全系数，通过预设的隔水煤柱计算方法，得到所述岩层的隔水煤柱的厚度；所述第二计算单元用于根据所述地下水位信息中的水面位置信息、空间信息中的岩层深度信息和所述隔水煤柱的厚度，得到所述岩层的突水角。
进一步地，所述第一计算单元具体用于：
通过如下公式得到所述岩层的隔水煤柱的厚度L：
其中，P为所述水头压力，K为所述岩层预设的安全系数，M为所述煤岩层厚度，Kp为所述煤岩层的抗拉强度。
进一步地，所述第一计算单元具体还用于：
若所述隔水煤柱的厚度小于预设的厚度阈值，则将所述厚度阈值设为所述隔水煤柱的厚度。
进一步地，所述数据计算模块，还包括：第三计算单元和第四计算单元。
所述第三计算单元用于根据由所述地下水位信息得到的沿渗流方向的水力梯度、所述岩土物理力学信息中的岩石也隙率、以及所述端帮岩体的抗滑力和滑动力，通过预设的极限平衡方法，得到所述端帮岩体在有水影响下的下边坡安全系数；所述第四计算单元用于根据预设的下边坡安全系数与边坡角的对应关系，得到与所述有水影响下的下边坡安全系数对应的边坡角。
进一步地，所述第三计算单元具体用于：
通过如下公共得到所述端帮岩体在有水影响下的下边坡安全系数K′有水：
其中，W抗滑力为所述端帮岩体的抗滑力，F滑动力为所述端帮岩体的滑动力，f动水压为单位动力压力，rw为水的容重，i为所述沿渗流方向的水力梯度，n为所述岩石孔隙率。
进一步地，所述角度设定模块具体用于：
若所述边坡角小于等于所述岩层的突水角，则将所述边坡角确定为所述端帮岩体的设定边坡角；
而若所述边坡角大于所述岩层的突水角，则将所述突水角确定为所述端帮岩体的设定边坡角。
由以上本发明实施例提供的技术方案可见，本发明实施例通过获取端帮岩体各岩层的空间信息，各岩层的岩土物理力学信息和钻孔的地下水位信息；通过预设的隔水煤柱计算方法，得到预设安全系数下所述岩层的隔水煤柱厚度，进而得到所述岩层的突水角；同时，通过预设的极限平衡方法，得到所述端帮岩体的下边坡安全系数，进而得到与所述下边坡安全系数对应的边坡角；将所述边坡角与所述岩层的突水角进行比较，根据比较结果确定所述端帮岩体的设定边坡角。通过本发明实施例，实现了适用于露天矿的端帮岩体隔水柱设计，保证火烧岩地下水体不发生突出；进而减少地下水损失的情况下，实现了对端帮岩体的安全开采。
本发明实施例提供的露天矿端帮岩体的防突水设计装置能够实现上述露天矿端帮岩体的防突水设计方法对应的实施例中的各个过程，为避免重复，这里不再赘述。
需要说明的是，本发明实施例提供的露天矿端帮岩体的防突水设计装置与本发明实施例提供的露天矿端帮岩体的防突水设计方法基于同一发明构思，因此该实施例的具体实施可以参见前述露天矿端帮岩体的防突水设计方法的实施，重复之处不再赘述。
对应上述实施例提供的露天矿端帮岩体的防突水设计方法，基于相同的技术构思，本发明实施例还提供了一种电子设备，该电子设备用于执行上述的露天矿端帮岩体的防突水设计方法，图7为实现本发明各个实施例的一种电子设备的结构示意图，如图7所示。电子设备可因配置或性能不同而产生比较大的差异，可以包括一个或一个以上的处理器701和存储器702，存储器702中可以存储有一个或一个以上存储应用程序或数据。其中，存储器702可以是短暂存储或持久存储。存储在存储器702的应用程序可以包括一个或一个以上模块(图示未示出)，每个模块可以包括对电子设备中的一系列计算机可执行指令。更进一步地，处理器701可以设置为与存储器702通信，在电子设备上执行存储器702中的一系列计算机可执行指令。电子设备还可以包括一个或一个以上电源703，一个或一个以上有线或无线网络接口704，一个或一个以上输入输出接口705，一个或一个以上键盘706。
具体在本实施例中，电子设备包括有处理器、通信接口、存储器和通信总线；其中，所述处理器、所述通信接口以及所述存储器通过总线完成相互间的通信；所述存储器，用于存放计算机程序；所述处理器，用于执行所述存储器上所存放的程序，实现以下方法步骤：
获取端帮岩体各岩层的空间信息，各岩层的岩土物理力学信息和通过钻孔得到的地下水位信息；
根据所述空间信息、岩土物理力学信息和地下水位信息，通过预设的隔水煤柱计算方法，得到预设安全系数下所述岩层的隔水煤柱厚度，进而得到所述岩层的突水角；同时，通过预设的极限平衡方法，得到所述端帮岩体的下边坡安全系数，进而得到与所述下边坡安全系数对应的边坡角；
将所述边坡角与所述岩层的突水角进行比较，根据比较结果确定所述端帮岩体的设定边坡角。
本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下方法步骤：
获取端帮岩体各岩层的空间信息，各岩层的岩土物理力学信息和通过钻孔得到的地下水位信息；
根据所述空间信息、岩土物理力学信息和地下水位信息，通过预设的隔水煤柱计算方法，得到预设安全系数下所述岩层的隔水煤柱厚度，进而得到所述岩层的突水角；同时，通过预设的极限平衡方法，得到所述端帮岩体的下边坡安全系数，进而得到与所述下边坡安全系数对应的边坡角；
将所述边坡角与所述岩层的突水角进行比较，根据比较结果确定所述端帮岩体的设定边坡角。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
在一个典型的配置中，电子设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。
内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
本领域技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、装置或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。
Claims (10)
1.一种露天矿端帮岩体的防突水设计方法，其特征在于，所述方法包括：
获取端帮岩体各岩层的空间信息，各岩层的岩土物理力学信息和通过钻孔得到的地下水位信息；
根据所述空间信息、岩土物理力学信息和地下水位信息，通过预设的隔水煤柱计算方法，得到预设安全系数下所述岩层的隔水煤柱厚度，进而得到所述岩层的突水角；同时，通过预设的极限平衡方法，得到所述端帮岩体的下边坡安全系数，进而得到与所述下边坡安全系数对应的边坡角；
将所述边坡角与所述岩层的突水角进行比较，根据比较结果确定所述端帮岩体的设定边坡角。
2.根据权利要求1所述的露天矿端帮岩体的防突水设计方法，其特征在于，所述通过预设的隔水煤柱计算方法，得到预设安全系数下所述岩层的隔水煤柱厚度，进而得到所述岩层的突水角，包括：
根据由所述地下水位信息得到的水头压力、所述空间信息中的煤岩层厚度、所述岩土物理力学信息中的煤岩层的抗拉强度、以及所述岩层预设的安全系数，通过预设的隔水煤柱计算方法，得到所述岩层的隔水煤柱的厚度；
根据所述地下水位信息中的水面位置信息、空间信息中的岩层深度信息和所述隔水煤柱的厚度，得到所述岩层的突水角。
3.根据权利要求2所述的露天矿端帮岩体的防突水设计方法，其特征在于，所述根据由所述地下水位信息得到的水头压力，所述空间信息中的煤岩层厚度，所述岩土物理力学信息中的煤岩层的抗拉强度，通过预设的隔水煤柱计算方法，得到所述岩层的隔水煤柱的厚度，包括：
通过如下公式得到所述岩层的隔水煤柱的厚度L：
其中，P为所述水头压力，K为所述岩层预设的安全系数，M为所述煤岩层厚度，Kp为所述煤岩层的抗拉强度。
4.根据权利要求3所述的露天矿端帮岩体的防突水设计方法，其特征在于，所述根据由所述地下水位信息得到的水头压力，所述空间信息中的煤岩层厚度，所述岩土物理力学信息中的煤岩层的抗拉强度，通过预设的隔水煤柱计算方法，得到所述岩层的隔水煤柱的厚度，包括：
若所述隔水煤柱的厚度小于预设的厚度阈值，则将所述厚度阈值设为所述隔水煤柱的厚度。
5.根据权利要求1所述的露天矿端帮岩体的防突水设计方法，其特征在于，所述通过预设的极限平衡方法，得到所述端帮岩体的下边坡安全系数，进而得到与所述下边坡安全系数对应的边坡角，包括：
根据由所述地下水位信息得到的沿渗流方向的水力梯度、所述岩土物理力学信息中的岩石也隙率、以及所述端帮岩体的抗滑力和滑动力，通过预设的极限平衡方法，得到所述端帮岩体在有水影响下的下边坡安全系数；
根据预设的下边坡安全系数与边坡角的对应关系，得到与所述有水影响下的下边坡安全系数对应的边坡角。
6.根据权利要求5所述的露天矿端帮岩体的防突水设计方法，其特征在于，所述根据由所述地下水位信息得到的沿渗流方向的水力梯度、所述岩土物理力学信息中的岩石孔隙率、以及所述端帮岩体的抗滑力和滑动力，通过预设的极限平衡方法，得到所述端帮岩体在有水影响下的下边坡安全系数，包括：
通过如下公共得到所述端帮岩体在有水影响下的下边坡安全系数K′有水：
f动水压＝rw×i×(1-n)
其中，W抗滑力为所述端帮岩体的抗滑力，F滑动力为所述端帮岩体的滑动力，f动水压为单位动力压力，rw为水的容重，i为所述沿渗流方向的水力梯度，n为所述岩石孔隙率。
7.根据权利要求1-6任一所述的露天矿端帮岩体的防突水设计方法，其特征在于，所述将所述边坡角与所述岩层的突水角进行比较，根据比较结果确定所述端帮岩体的设定边坡角，包括：
若所述边坡角小于等于所述岩层的突水角，则将所述边坡角确定为所述端帮岩体的设定边坡角；
而若所述边坡角大于所述岩层的突水角，则将所述突水角确定为所述端帮岩体的设定边坡角。
8.一种露天矿端帮岩体的防突水设计装置，其特征在于，所述装置包括：
信息采集模块，用于获取端帮岩体各岩层的空间信息，各岩层的岩土物理力学信息和通过钻孔得到的地下水位信息；
数学计算模块，用于根据所述空间信息、岩土物理力学信息和地下水位信息，通过预设的隔水煤柱计算方法，得到预设安全系数下所述岩层的隔水煤柱厚度，进而得到所述岩层的突水角；同时，通过预设的极限平衡方法，得到所述端帮岩体的下边坡安全系数，进而得到与所述下边坡安全系数对应的边坡角；
角度设定模块，用于将所述边坡角与所述岩层的突水角进行比较，根据比较结果确定所述端帮岩体的设定边坡角。
9.一种电子设备，其特征在于，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线；其中，所述处理器、所述通信接口以及所述存储器通过总线完成相互间的通信；所述存储器，用于存放计算机程序；所述处理器，用于执行所述存储器上所存放的程序，实现如权利要求1-7任一项所述的露天矿端帮岩体的防突水设计方法步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-7任一项所述的露天矿端帮岩体的防突水设计方法步骤。
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Also Published As
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