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申请/专利权人：中国矿业大学

摘要：本发明公开一种地下煤火燃空区三维形态演化模拟方法，属于岩土工程地质灾害防治领域。获取Sentinel‑1A影像数据，采用DS‑InSAR技术提取累计地表形变值并采用ArcGIS软件提取累计地表形变等值线；根据资料中记载的该区域地层参数、地表温度、三维温度场和累计地表形变等值线数据，在计算机中利用数值模拟和三维建模技术构建地下煤火燃空区三维形态预测模型，反演地下煤火燃空区三维形态演化过程，模拟煤层燃烧后地下煤火燃空区的形成，验证地下煤火燃空区三维形态反演结果。该方法实现对地下煤火燃空区几何结构的描述，揭示了地下煤火燃空区的形态变化及其与地表形变等要素的关系，为理解地下煤火的空间特征和控制因素提供了新的科学依据。

主权项：1.一种地下煤火燃空区三维形态演化模拟方法，其特征在于，步骤如下：根据有明确记载发生地下煤火燃空区域的资料，选取产生地下煤火燃空区的某段时间中的q幅Sentinel-1A卫星影像数据，采用DS-InSAR技术提取研究区域的累计地表形变值；并从地下煤火燃空区发生资料中获取该区域发生地下煤火的地层分布、地层参数、地表温度、三维温度场、火区基本情况信息；通过地下煤火燃空区三维形态反演和对比验证两种方法模拟地下煤火燃空区三维形态，描述地下煤火燃空区的空间分布、几何结构特征及其演化规律；其中，地下煤火燃空区三维形态反演方法包括：a1、使用ArcGIS软件将累计地表形变值转换成栅格数据，根据栅格数据提取出地下煤火燃空区的累计地表形变等值线；a2、利用地层分布、地层参数和累计地表形变等值线在Rhino软件中建立初始地表不规则三维模型，并利用Griddle软件将初始地表不规则三维模型导入FLAC3D软件，导入后保留地表不规则三维模型的几何特征和物理属性，使FLAC3D能够对煤火燃烧过程下的力学响应进行准确的数值模拟；a3、根据资料记载的岩石力学参数随温度确立地层力学参数，同时计算地下煤火燃空区中各个岩层温度；a4、由于不同区域的煤火燃烧温度不同，在构建的不规则地表模型上设定高温条件，根据高温对岩层的动态物理和力学特性的变化选取合适的力学参数：设置关于各个岩层参数的弱化系数，弱化系数随着温度的升高逐渐下降，通过逐步缩小弱化系数的方法逐渐降低各个岩层的力学参数，体现出岩层的力学参数因为高温逐渐降低；a5、在重力和初始地应力的作用下岩层会引起地表和煤层上部顶板的沉降，即可将下降区域标定为塑性区域，即地下煤火的燃空区的不规则三维形态；其中，对比验证方法包括：b1、建立地下煤火燃空的区域未出现地下煤火燃烧的规则三维模型；b2、在未出现地下煤火燃烧的规则三维模型中标注塑性区域信息，通过将塑性区域从出现地下煤火未燃烧前的三维规则模型移除，并对塑性区上方地层进行垮落模拟，并模拟出塑性区被移除后对应地表自然会产生形变，模拟煤层燃烧后地下煤火燃空区的形成；将a5中记载的地下煤火燃空区的地表不规则三维模型与b2中记载的移除了塑性区域的地表三维模型进行对比验证，验证地下煤火燃空区三维形态反演结果的正确性。

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