摘 要

信息技术行业迅速发展，信息技术越来越广泛的应用于社会各个领域，采矿业发展数字矿山技术成为必然趋势。采矿行业作为国家发展经济的基本产业，长期以来为整个人类文明的进步发挥着极其重要的作用。我国矿业行业为了适应可持续发展的需要，亟待提升勘查、开采及生产管理现代手段应用水平。多年来地质和采矿工作者一直致力于通过计算机及信息技术更精确的圈定矿体边界、更直观的反映和领会矿体、断裂、地层、褶皱构造以及其他地质体及各种采矿工程的三维状态，为此更好的指导矿山开采、找矿预测及生产管理工作。矿山企业依靠计算机和信息技术推进技术创新和管理创新，走数字矿山之路无疑是促进矿业实现跨越式发展和可持续发展的最佳选择。

本文以石嘴山三矿具体实例为例，采用flac3d软件进行数值模拟实验，以此为基础进行分析计算。

本文的具体内容有：

（1）概述了数字建模在国内外的研究现状；

（2）简要阐明了本篇文章研究设计的基本内容、目标、拟采用的技术方案及措施等；

（3）说明了flac3d、ANSYS的基本原理、应用领域等，详细说明了数字建模过程；

（4）根据地质资料、工程概况对宁夏石嘴山三矿西区进行数字建模；

（5）对矿山数字模型完成属性赋值，拟合开挖过程，完成分析计算；

（6）理论分析不同工作面宽度、不同开采方向情况下的顶板沉降以及围岩压力变化情况，运用理论分析计算下行开采的可行度.

关键词：数字建模，ANSYS， flac3d，开采优化

Abstract

With the rapid development of information-technology industry, information technology is widely used in various fields of society, the development of digital mining technology has become more and more necessary. Mining industry, as the basic industry of the national economy, has played an important role in the progress of human civilization for a long time. To adapt to the sustainable development, the mining industry needs to improve the level of modern means of Exploration, exploitation and management applying. Over the years, geology and mining workers has been applying themselves to delimitate the boundary of ore body more accurate, to intuitive appeal reflect and learn ore bodies, layers, fractures ,folds and other resistivity and all kinds of three-dimensional state of mining engineering. Therefore we can help mining, predicting prospect and the production management. Mining enterprises can promote technological innovation and management innovation rely on computer and information technology, taking the road of digital mine is undoubtedly and it is the best choice to advance the development of mining industry and sustainable development.

This paper takes the third mine in Shizuishan as an example, uses the FLAC3D software to conduct the numerical simulation experiment,then to analysis and calculate the datas.

The specific contents of this paper are as follows:

1. the current states of digital mining interiorly and overseas is summarized.
2. the basic content of the search, objective, fitted programs and measures in this article are briefly expounded.
3. the basic principles and application fields of ANSYS and FLAC3D are introduced, and the process of digital mining is introduced in detail.
4. according to the geological data and the engineering situation, the digital modeling of the western area of the third mine in Shizuishan, Ningxia province.
5. attribute assignment of the mine numerical model, simulat the process of excavation and calculate.
6. analyze the length of ore block, the settlement in each case and the pressure change of the surrounding rock, and calculating the feasibility degree of the downward caving.

Key words: digital mining，ANSYS，flac3d，Mining optimization

目录

第一章 绪论 1

1.1研究背景 1

1.2国内外数字建模开发应用现状 1

1.2.1国内研究现状 1

1.2.2国外研究现状 2

1.3研究设计的基本内容、目标、拟采用的技术方案及措施 2

1.3.1主要内容及要求 2

1.3.2研究思路和技术路线 2

第二章 矿山数字建模及开采优化简介 4

2.1矿山数字建模 4

2.1.1矿山数字建模的意义 4

2.1.2地质实体模型的建立 4

2.2Flac3D基本原理介绍 4

2.2.1FLAC3D的特点 4

2.2.2基于ANSYS的FLAC3D建模计算 6

2.4ANSYS软件简介 6

2.4.1用户界面 6

ANSYS用户界面主要有六大部分：下拉式菜单；主菜单；工具条；输入窗口；图形窗口；输出窗口。 6

2.4.2ANSYS的组成与功能 7

2.4.3ANSYS的基本使用方法 8

2.5矿山优化开采 8

2.6本章小结 8

第三章 数字建模研究 10

3.1工程概况 10

3.1.1地质概况 10

3.1.2西区井田范围 10

3.1.3地质条件 10

3.1.5水文地质概况 11

3.2数字建模 11

3.2.1基础数据的收集 11

3.2.2基础数据整理 11

3.3本章总结 16

第四章 开采优化研究 17

4.1工作面宽度优化分析 18

4.1.1数值模型构建 18

4.1.2结果分析 20

4.3开采方向优化 20

4.3.1数值模拟分析 21

4.4本章小结 30

第五章 结论与展望 31

附录 32

致谢 35

参考文献 36

第一章 绪论

1.1研究背景

信息技术行业迅速发展，信息技术越来越广泛的应用于社会各个领域，采矿业发展数字矿山技术成为必然趋势。采矿行业是国家发展经济的基本行业，长期以来为全人类文明的进步发挥着极其重要的作用。我国矿产行业为了适应可持续发展的需要，亟待提升勘查、开采及生产管理现代手段应用水平。多年来地质和采矿工作者一直致力于通过计算机及信息技术更精确的圈定矿体边界、更直观的反映和领会矿体、断裂、地层、褶皱构造以及其他地质体及各种采矿工程的三维状态，为此更好的指导矿山开采、找矿预测及生产管理工作。矿山企业依靠计算机和信息技术推进技术创新和管理创新，将矿床三维模型用于采切工程设计和爆破设计[^[1]],走数字矿山之路无疑是促进矿业实现跨越式发展和可持续发展的最佳选择。

数字矿山是依赖于电子计算机及其网络基础，把矿山所有空间和有用的属性数据实现数字化存储、传输表达和深加工[^[2]]，应用于各个环节与管理和决策中，以达到生产方案优化，管理高效和决策科学化的目的[^[3]]。