节理岩体矿岩块度三维模拟研究

来源：黄金科学技术杂志2018年第3期北京时间：

作者：荆永滨, 赵新涛, 冯兴隆

单位：1.河南工程学院安全工程学院，河南 郑州　451191；2.云南迪庆有色金属有限责任公司，云南 香格里拉　674400

摘要：为实现矿岩块度预测的三维可视化模拟，根据岩体内节理面倾向、倾角和节理间距等几何参数的分布规律，采用Boost Random库实现节理面Monte Carlo随机模拟，从而建立原始块度预测的节理素描文件，然后引入崩落块度修正系数计算崩落块度预测的节理素描文件。根据节理素描文件数据计算三维节理面网络，逐个取出节理面平面，对模拟范围的长方体模型进行切割，建立块度三维模型。利用块度三维模型分别计算块体的容积系数和共线性值，对块体进行形状分类。结合VTK库和HOOPS 3D实现上述算法，以普朗铜矿自然崩落法为例对首采区原始块度进行预测：块体体积的四分位点分别为0.164，0.403，0.853 m3，块体等效尺寸在0.5～3.0 m区间时块体占较大的体积百分比；同时，根据块体等效尺寸分布曲线得到放矿口的尺寸应大于5 m×5 m。研究结果表明：该方法能够根据现场节理面调查结果模拟岩体内节理分布，进而利用矿岩块度三维模型实现矿岩块度的预测和统计分析，为自然崩落法开采研究提供了重要依据。

关键词：自然崩落法；块度预测；Monte Carlo模拟；节理网络；块度模型；VTK；块体形状分类

基金资助：金属矿山安全与健康国家重点实验室开放课题项目“基于岩体表面节理分布的节理三维网络模拟研究”（编号：2017-JSKSSYS-02）、河南省科技攻关项目“基于图像和块体形状分类的岩石块度分析方法研究”（编号：172102310643）和河南省科技开放合作项目“动态应力下煤层底板裂隙演化及水渗流突变机理研究”（编号：172106000073）联合资助