D0I:10.13374f.issnl00103x.203.02.0⑩4 第35卷第2期 北京科技大学学报 Vol.35 No.2 2013年2月 Journal of University of Science and Technology Beijing Feb.2013 地下矿突水过程的三维动态仿真模型构建 李翠平1,2)，李仲学1,2)，郑瑶瑕12》，李鑫12，侯定勇12》，周耀东12) 1)北京科技大学土木与环境工程学院，北京1000832)金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室，北京100083 通信作者，E-mail:zxli@ustb.cdu.cm 摘要通过分析突水水流井巷中漫延时空性变化的影响因素，提出了突水过程的三维动态仿宾模型架构.经数据模型 化、数据规则化、弧巷直巷化及井巷三维网络化处理，生成了井巷空间网络系统.通过研究水流在井巷空间网络中下向 漫延、上向升涨的路径算法，构建了突水水流流经井巷的路径网络.结合突水水流流动的水力特征，解算了突水水流的 漫延速度和到达时间.建立了能够真实模拟水流漫延过程的时空动态性变化的三维动态仿真模型.以国内某典型矿广山的 实际数据为例，验证了突水过程三维动态仿真模型的有效性， 关键词地下矿；矿山透水；建模：三维计算机图形：矿山救援 分类号TD672;TP391.9 Three-dimensional dynamic simulation modeling of water inrushes in underground mines LI Cui-ping2),LI Zhong-xuel2),ZHENG Yao-rial 2),LI Xin.2),HOU Ding-yong2),ZHOU Yao-dong!2) 1)School of Civil and Environmental Engineering,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083.China 2)Key Laboratory of High Efficiency Mining and Safety for Metal Mines(Ministry of Education),Beijing 100083.China Corresponding author,E-mail:zxli@ustb.edu.cn ABSTRACT The architecture of three-dimensional dynamic simulation models for water inrush processes in under- ground mines was proposed by analyzing the influencing factors of spatial and temporal changes when water inrushes spread in roadways.A roadway space network system was developed through data modeling and regularization,trans- formation from arc lanes to straight lanes,and three-dimensional network processing of roadways.The path network of water inrush flowing through roadways was formed based on the path algorithm of water spreading downward and upward.The spread speed and time of water inrushes were resolved in combination with the hydraulic characteristics of water inrush flowing.In such a way,a three-dimensional dynamic simulation model was established which can simulate the spatial and temporal dynamics of water spread processes.A typical mine in China was exemplified to verify the feasibility and effectiveness of the established model. KEY WORDS underground mines;mine fooding;modeling;three dimensional computer graphics:mine rescue 地下矿突水事故是矿山开采中的典型事故与 全生产的一项重要工作2-列 灾害之一，不仅会导致个人、矿山企业等相关受害 矿业及安全领域的学者针对地下矿突水进行 者在身心与经济上蒙受巨大痛苦与损失，而且对矿 了大量的探测、观测、监测、分析和实验研究，在 山社区及社会的和谐、稳定造成了严重的负面影响 地下矿突水机理4-6、突水水源判别7-、突水风 叫.随着矿山开采强度和深度的增加，高岩溶水压、 险评估及预测9-川、突水力学与涌水量的数值模 高地应力及强采刊矿扰动等现象趋于使地下矿水患恶 拟[12-1等方面取得了一系列研究成果.但是，由 化，因此地下矿突水典型灾害的防治是保证矿山安 于引发地下矿突水事故的原因复杂，既包括矿岩赋 收稿日期：2012-06-28 基金项目：国家自然科学基金资助项目(51174032；51174260)：教育部新世纪优秀人才支特计划资助项目(NCET-10-0225):中央 高校基本科研业务费专项(FRF-TP-09001A)DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 2013. 02. 004