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近景摄影测量在相似模拟实验变形测量中的应用研究相似模拟实验主要用于研究地下开采引起的岩层变形情况，通过对模拟对象开采过程进行变形测量，推断原型在实际生产中可能会发生的自然灾害。
本文提出一种基于近景摄影测量的量测手段。
在物理模型前方不同角度拍摄不同开采时段的全景序列影像，近景摄影测量中的重建方法解算监测点坐标，最后绘制监测点在开采过程中的位移变化图。
本文提出的方法可以改善传统测量方法存在的弊端，具有设备简单、测量速度快、精度高等优点，可以实时快速获取点物信息。
标签：模拟实验；平面检校；仿射变换；核线约束；光束法平差1 概述模拟实验隶属于岩石力学实验模拟技术，该技术大多数用于对模拟岩土工程中部分工程结构进行研究。
模拟实验物理模型是在室内用某种人工材料，根据相似原理做成相似模型，在进行模拟实验时，通常多采用缩小比例或放大比例来制作模型；然后借助测试仪表观测模型内力学参数及其分布规律，通过对模型上应力、应变的观测来认识与判断原型（模拟实体）上所发生的力学现象和应力-应变的变化规律，以便为岩土工程设计和施工方案的选择提供依据，从而解决实际生产问题。
本文以模拟实验物理模型为研究对象，近景摄影测量方法为量测手段，研究模型在地下开采作用下的岩层变形情况。
2 近景摄影测量下的三维重建根据本文提出的方法量测模拟实验物理模型上监测点的三维坐标，需要提供的原始数据有：影像的内、外方位元素，控制点像方、物方坐标，监测点像方坐标。
2.1相机检校相机检校是检查和校正摄影机（摄像机）内方位元素和光学畸变参数的过程，它是从二维图像获取三维信息必不可少的步骤。
数码相机检校的目的是恢复每张影像光束的正确位置，即利用内方位元素恢复摄影中心与像片间的相对关系。
2.2 像点提取控制点均匀布置在物理模型周围框架，监测点均匀布置在模拟煤层上覆岩层表面，三维重建前需要在影像上提取其对应的像点坐标，为后续光束法平差做准备。
像点的提取、识别大致分为以下步骤：①预处理：包括二值化，边缘提取；②聚类；③识别基准点；④识别编码点。
采矿工程结课论文5000字_采矿工程结课毕业论文范文模板采矿工程结课论文5000字(一)：浅析采矿工程实验室的建设与管理论文摘要：采矿工程是一门应用性较强的工程学科，对采矿工程专业学生的实践能力和创新能力要求较高，为强化采矿工程实验室在学生培养中的服务效果。
从教学、科研、设备管理及服务对象四方面分析了采矿工程实验室建设和管理中存在的问题，论述了采矿工程专业实验室建设的必要性及采矿工程实验室建设的现状。
从教学、科研实验室的建设、实验室开放运行模式、实验室队伍建设及校企合作等方面提出了采矿工程专业实验室建设与改革的有效对策，为我国采矿工程类院校的实验室建设与管理提供一定的借鉴。
关键词：采矿工程；实验室；建设与管理；对策0引言随着科学技术的进步，各大高校纷纷扩招，而开设采矿工程专业的院校也在逐渐增多，社会对人才的需求量也逐渐增加，同时对人才的实践能力和创新能力的要求也更高，这就要求各大高校和科研院所能培养出更多高质量的复合型人才[1-4]。
采矿工程是一个工程应用较为明显，且实践性要求较高的学科，这就要求在采矿工程专业扩招的同时，采矿工程实验室的建设也需与其共同发展[5-6]。
培养实践能力和创新能力强的专门型人才在很大程度上取决于该学科实验室的教学水平，而实验室教学水平高低又主要取决于实验室建设和发展的好坏[7-8]。
采矿工程作为一个传统的行业，主要侧重于地下岩土体的开挖、边坡稳定性分析、水利工程等，对专业的实践能力要求更为明显，因此，必须采取强有力的措施，推动全国高校采矿工程专业实验室的建设与管理，更好地为采矿工程专业学生服务[9]。
1采矿工程专业实验室建设的必要性(1)人才培养的需要。
矿产资源作为国家资源的命脉，对国家的经济发展具有重要的推动作用。
采矿工程作为我国相对较传统的学科之一，主要培养具有矿山开采施工、设计及科研方面的实践型和创新型人才[10-12]。
在过去10多年间，由于社会经济的大力发展，采矿工程学科也得到了较大发展，需要进行采矿工程实验教学和科研的学生人数在大幅增加，同时采矿工程也由宏观的研究逐渐向细观研究方向发展，这对实验设备的要求也更高。
模拟仿真实验研究模拟仿真实验是一种重要的科学研究方法，它通过利用计算机技术对现实世界的各种复杂环境和问题进行模拟与仿真，以评估不同的方案和策略的可行性和效果。
本文将介绍模拟仿真实验的概念、意义和应用，并针对其中的两个具体案例进行分析。
一、概述模拟仿真实验是一种基于虚拟环境的实验方法，它通过创建一个具有与真实环境相似特性的虚拟环境，使用计算机模型和算法来模拟和仿真真实环境中的各种物理、化学、生物过程，并对这些过程进行定量分析和评估。
相比于传统的实地实验，模拟仿真实验具有成本低、安全性高以及结果获取迅速等优势。
二、意义1. 研究可行性评估：模拟仿真实验可帮助研究人员在开始实际操作之前，对各种方案和策略的可行性进行评估。
通过模拟仿真实验，研究人员可以预测不同方案的结果，并据此选择最佳方案。
2. 优化设计：在产品或系统设计阶段，模拟仿真实验可以有效地评估和优化设计方案，降低实验成本和时间，提高设计效率。
3. 风险评估与决策支持：在复杂环境中，模拟仿真实验可以用于评估环境风险和威胁，帮助决策者做出合理决策，并制定相应的措施。
三、应用案例1. 环境污染防治以环境污染防治为例，模拟仿真实验可以模拟和评估不同的环境污染防治措施的效果。
例如，在城市交通拥堵问题中，研究人员可以通过模拟仿真实验，模拟不同车流规模和交通管制措施下的交通流动情况，进而评估各种措施的效果和可行性。
2. 医疗系统优化模拟仿真实验在医疗领域的应用也十分广泛。
例如，在医院急诊科的优化设计中，研究人员可以通过模拟仿真实验，模拟和分析不同的医院布局、医生配备等因素对患者等待时间和医疗资源利用率的影响，从而优化急诊科的运作方式。
四、总结模拟仿真实验是一种重要的科学研究方法，它通过计算机技术模拟和仿真真实环境中的各种复杂过程，具有成本低、安全性高和效率高等优势。
它在可行性评估、优化设计和决策支持等方面具有广泛应用。
通过模拟仿真实验，我们可以更好地理解和掌握复杂环境和问题，并以此为基础进行更准确、有效的决策和方案选择。
正断层下盘工作面开采覆岩离层演化规律徐传伟【摘要】针对断层存在条件下,采用相似材料模拟试验研究了断层影响下离层空间的演化过程,分析了离层空间的层位演化和横向扩展规律.研究表明:在断层未活化前,岩层组合失稳运移形成离层,并随着工作面的推进,离层层位高度不断上升;当断层活化后,覆岩发生剧烈运动,导致离层层位高度急剧增大,此后随着工作面的推进直至揭露断层,离层层位高度不在增加;离层的横向跨度,直至断层活化前随着工作面的推进不断增加,当离层的跨度扩展至断层处,由于断层的阻隔作用,离层横向跨度不在变化.%For fault existing conditions, the similar material simulation test study on the evolution process of abscission layer under the influence of fault space, analyzes the horizon of abscission layer space evolution laws and lateral extension.Studies show that the fault before activation, strata combination form abscission layer instability of migration, and with the working face advancing, rising from the layers of a highly;After the fault activation, strata intense movement occurs, leading to a sharp increase is seen from the layers of a highly, along with working face advancing until reveal faults, from layers of a height not increase;Before the transverse span of abscission layer until fault activation with increasing working face advance, when the span of abscission layer extended to DuanCengChu, due to the fault block, abscission layer transverse span is change.【期刊名称】《煤》【年(卷),期】2017(026)003【总页数】4页(P4-6,9)【关键词】断层;覆岩离层;模拟试验【作者】徐传伟【作者单位】山东科技大学矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培育基地,山东青岛 266590【正文语种】中文【中图分类】TD323在煤炭开采过程中，由于形成采动空间，上覆岩层必然会发生破断、弯曲、变形，由于岩层的挠度不同，必然导致岩层间出现不同步的弯曲沉降，从而导致离层的出现。
Vol. 30 ! No. 3Mar 2021第30卷第3期2021年3月中国矿业CHINA MINING MAGAZINE寺家庄煤矿15106采煤工作面覆岩裂隙“三带”规律研究余北建(阳泉煤业(集团)有限责任公司,山西阳泉045000)摘要：为研究寺家庄煤矿15106工作面回采过程中上覆岩层裂隙的动态发育规律，基于工作面覆岩地 质条件，采用理论分析、数值模拟和相似模型实验的方法研究覆岩裂隙的发育，并划分“三带”。
依据矿业控制理论，得到垮落带高度为14.37〜17.25 m,裂隙带高度为54.8〜72.6 基于UDEC 软件，模拟得到 k 2石灰岩底板距离煤层顶板18 m 为跨落带高度，毗石灰岩底板距离煤层顶板66 m 为裂隙带高度&根据相似模型实验得到垮落带高度为18 m,裂隙带高度为64 理论分析、数值模拟和模型实验得到覆岩“三 带”高度基本一致，以坚硬的石灰岩高度为准，确定垮落带高度18 m,裂隙带高度66 m,为高抽巷层位选取 提供了一定的理论指导&关键词：覆岩；裂隙；UDEC 软件；相似模型；三带中图分类号：TD821 文献标识码：A 文章编号：10044051(2021)03019305Study on the “three zones ” of overburden fracture in the 15106 coalface of Sijiazhuang coal mineYU Beijian(Yangquan Coal Industry (Group ) Limited Liability Company ， Yangquan 045000， China )Abstract : In order to study the dynamic development law of overlying strata fissures during the miningprocessof15106 workingfaceinSijiazhuangcoalmine !basedonthegeologicalconditionsoftheoverlying strataoftheworkingfacetheoreticaldevelopmentnumericalsimulationandsimilarmodelexperimentsareusedtostudythedevelopmentofoverburdenfractureszones Accordingtothe miningcontroltheory the heightofcavingzoneis14 37-17 25 m !andtheheightoffracturedzoneis54 8-72 6 m Based on theUDEC software,the simulation results show that the k 2 limestone floor is 18 m from the roof of the coal seam and the height of the k 4 limestone floor is 66 m from the roof of the coal seam. According to thesimilarmodelexperiment !theheightofcavingzoneis18 m !andtheheightoffracturedzoneis64 m. Theoreticaldevelopmentnumericalsimulationandmodelexperimentsshowthattheheightof “threezones ” oftheoverburdenisbasica l ythesame.Basedontheheightofthehardlimestonetheheightofcavingzoneis18 m !andtheheightoffracturedzoneis66 m.Theresultsprovidesometheoreticalguidancefortheselectionofhighdrainagelanes.Keywords : overlying rock ； fracture ； UDEC software ； similar model ； three-zone传统“三带”理论认为1，工作面向前推进，顶板 岩层悬露继而破坏垮落，在顶板垮落过程中，上覆岩层可形成垮落带、裂隙带和弯曲下沉带，三个岩层移动和变形各有特点的空间区域。
工作面相似模拟实验方案研究1 试验研究内容（1）顶板的初次来压步距、冒落带裂隙带高度及分布形态；（2）煤层上山煤柱的留设。
（3）沿煤层推进方向支承压力的分布曲线。
2 相似模拟试验原理相似材料模拟试验结果的可靠性取决于模型与原型之间的相似程度。
相似材料模拟试验的基本原理是相似理论，其主要原理是三个基本相似定律：（1）相似第一定律（相似定律）：对于两个相似的力学系统，在任一力学过程中，它们对应的长度、时间、力和质量等基本物理量应当具有：几何相似、动力相似和运动相似。
（2）相似第二定律（Π定律）：两个相似现象的基本物理方程可以用量纲分析的方法进行转换。
对于所研究的对象，尚无法建立描述其特性的表达式，但知道决定其意义的物理量，就可以通过量纲分析的方法，确定相似判据，从而为建立模型与原型之间的相似关系提供依据。
（3）相似第三定律（相似存在定律）：只有具有相同的单值条件和相同的主导相似判据时，现象才互相相似。
其中，单值条件为：①原型与模型的几何条件相似；②在所研究的过程中具有显著意义的物理常数成比例；③二个系统的初始状态相似；④在研究期间两个系统的边界条件相似。
主导相似判据为系统中具有重要意义的物理常数和几何性质组成的判据。
本方案依据相似定律，对于两个相似的力学系统，在任一过程中，它们相对应的长度、时间、力及质量的基本物理量满足如下关系：在同一特征和现象中，如表征现象的所有物理量在空间上所对应的各点和在时间上对应的瞬间各自互成一定比例，则现象相似。
相似现象的基本性质和被研究对象之间的相似特征可以用相似定理或理论来表示。
鉴于相似材料模拟的特点，模拟试验应满足：几何相似、运动相似、动力相似、边界条件相似、对应的物理量成比例，因此：(1) 岩石的变形特征相似，即模型上任一点、任一时刻的应变与原型上的点应变相似。
(2) 根据试验目的，在选择相似材料的要求上，由于条件限制，仅以强度（抗拉或抗压）指标作为主导特征。
(3) 模型线比hmh m h m l z z y y x x ===α=1/100 （2-1） 式中：h x 、h y 、h z 是原型沿x 、y 、z 方向上的几何尺寸； m x 、m y 、m z 是模型沿x 、y 、z 方向上的几何尺寸；（以下带角标h 、m 的各种参数分别是指原型、模型上的参数） (4) 模型容重比 hmr γγα== 0.6 （2-2） (5) 材料强度与原型岩石强度的比例关系：h r l m σαασ= （2-3） 式中：m σ、h σ——模型材料、原型岩石强度（抗拉或抗压） (6) 模型与原型的时间比l t αα== 1/10 （2-4） 为时间模拟方便，取t α= 1/12 ，即模型每两小时为现场的一昼夜。
(7) 外载的比例关系h l r m P P 3αα= （2-5） (8) 弹性变形过程相似应满足h r l m E E αα= （2-6）3 相似材料模型设计3.1 原始条件某矿11煤工作面开采技术条件如下：工作面斜长250m，走向推进长度2800m、煤层厚度3.5m～4.5m，煤层倾角8°～10°、平均埋深800m。
煤层上山为矩形断面 4.5×3.5，采用锚梁网支护。
采煤工艺为综合机械化开采，日进尺8米。
煤层的顶底板岩性及有关力学参数见表。
工作面顶底板岩层力学参数表序号岩性厚度/m单向抗压/mpa单向抗拉/mpa弹性模量/Gpa泊松比内聚力/mpa内摩擦角/°容重/kN/m312 中砂岩12 53-85 5.6 5-8 0.15-0.3 10-40 45-60 24-26 11 砂质泥岩互层9 64-115 7.8-9 2-6 0.2-0310 13-1煤 3.5 129 泥岩 5 48-60 5-78 粉砂岩8 74-95 8-11 0.4~5 0.16-0.14 3.5-26 25-40 26-28 7 中砂岩 6 78-110 10-15 2.4~6.8 0.15-0.3 15-40 45-60 24-26 6 细砂岩8 66-95 7-12 1.2-2.3 0.25-0.35 3.5-26 20-41 26-28 5 泥岩 6 45-65 5-8.5 0.9~3.5 0.23-0.4 1.5-18 20-35 26-28 4 砂质泥岩7 56 6-12 0.6-4.5 0.25-0.35 4-10 30-40 23-26 3 中砂岩12 120-150 10-15 2.3~3.5 0.25-0.3 5-30 25-50 24-26 2 11煤 4.2 141 砂质泥岩 4 35-55 4.5-8.5 0.6-3.6 0.15-0.35- 0.18-18 20-40 26-283.2 模型制作3.2.1 模型架相似材料模拟试验在平面应力模型架上进行，平面架模拟外形尺寸为1.1⨯ 3.0⨯0.33m，平面模型架岩体力学参数如表1所示。
1 平面模型架模拟的岩体力学参数序号岩性厚度/cm累厚/cm单向抗压/mpa弹性模量/mpa泊松比内聚力/mpa内摩擦角/°容重/kN/m312 中砂岩12 84.2 0.318-0.51 30-48 0.15-0.3 0.06-0.24 45-60 14.4-15.611 砂质泥岩互层9 72.2 0.384-0.69 12-36 0.2-0310 13-1煤 3.5 63.2 0.0729 泥岩 5 60.2 0.288-0.368 粉砂岩8 55.2 0.444-0.57 2.4~30 0.16-0.14 0.021-0.156 25-40 15.6-20.8 7 中砂岩 6 47.2 0.468-0.66 14.4~40.8 0.15-0.3 0.09-0.24 45-60 14.4-15.6 6 细砂岩8 41.2 0.396-0.57 7.2-13.8 0.25-0.35 0.021-0.156 20-41 15.6-20.8 5 泥岩 6 33.2 0.27-0.39 5.4~21 0.23-0.4 0.009-0.108 20-35 15.6-20.8 4 砂质泥岩7 27.2 0.336 3.6-27 0.25-0.35 0.024-0.06 30-40 13.8-15.6 3 中砂岩12 20.2 0.72-0.9 13.8~21 0.25-0.3 0.03-0.18 25-50 14.4-15.6 2 11煤 4.2 8.2 0.0841 砂质泥岩 4 4 0.21-0.33 3.6-21.6 0.15-0.35- 0.001-0.108 20-40 15.6-20.83.2.2 相似材料的选择模型材料选用石膏混凝土，其主要成分为砂子、石膏、石灰等，改变胶结剂和骨料的组分，可以模拟不同类型的岩层。
砂子粒度以0.15mm~0.5mm为宜，石灰宜采用新鲜烧透的灰块，石膏为熟石膏。
3.2.3 模型制作准备工作该相似模拟试验采用平面应力模型试验，实验模型尺寸为L×B×H＝3000×300×1100mm，模型设计图如图1所示。
试验采用的应力传感器为BX120－50AA电阻应变计，用于观测煤层及围岩应力变化情况，数据采集系统采用7v14数据采集系统（包括数据采集设备、数据通讯设备、计算机、数据分析软件包等组成），可以直接将传感器测量的数据导入计算机，并进行动态采集和分析。
通过应变片观测顶底板裂隙发育的时间。
在模型表面采用十字布点法布置位移测点，观测覆岩位移场变化情况，采用NIKON NPL-821对测点进行位移观测。
如图2所示。
3.2.4 相似材料配比及测线布置根据现场及试验模型实际情况，依据相似模拟中的几何相似比、容重相似比、时间相似比；模型材料选用石膏混凝土，其主要成分为砂子、石膏、石灰等，改变胶结剂和骨料的组分，可以模拟不同类型的岩层。
砂子粒度以0.15mm~0.5mm 为宜，石灰宜采用新鲜烧透的灰块，石膏为熟石膏。
为了正确地确定相似材料配比，经多次反复调整材料配比，获得各层相似材料的配比如表2所示。
图1 平面模型架模型设计图 表2 各岩层材料配比统计表岩层名称 分层 厚度 /cm 累厚/cm 配比号（砂：石灰：石膏：水）中砂岩 12 84.2 8:0.6:0.4:0.9 砂质泥岩互层 9 72.2 8:0.7:0.3:0.9 13-1煤 3.5 63.2 12:0.8:0.2:1.3 泥岩 5 60.2 10:0.7:0.3:1.1 粉砂岩 8 55.2 8:0.7:0.3:0.9 中砂岩 6 47.2 8:0.7:0.3:0.9 细砂岩 8 41.2 8:0.6:0.4:0.9 泥岩 6 33.2 10:0.7:0.3:1.1 砂质泥岩 7 27.2 10:0.3:0.7:1.1 中砂岩 12 20.2 7:0.6:0.4:0.8 11煤 4.2 8.2 12:0.5:0.5:1.3 砂质泥岩4410:0.3:0.3:1.1中砂岩 砂质泥岩互层 13-1煤 泥岩 粉砂岩 中砂岩 细砂岩 泥岩 砂质泥岩 中砂岩 11煤 砂质泥岩11030040m 开切眼40m停采线根据经验，在工作面附近4个关键层里布置位移观测线，分别在距离11煤顶板5.0cm 的泥岩，距离11煤煤层顶板27cm 的粉砂岩，31cm 的泥岩，42cm 的粉砂岩里。
在11煤层顶底板布置压力盒。
位移标签布置在相同的关键层中，位移标签之间的距离取10cm ，距左边界取10cm ，距右边界取10cm 。
如图2所示模拟材料测点布置监测图。
图3是相似材料模拟实际效果图图2 相似模拟实验测点布置图图3 相似材料模型实际效果图中砂岩 砂质泥岩互层 13-1煤 泥岩 粉砂岩 中砂岩 细砂岩 泥岩 砂质泥岩 中砂岩 11煤 砂质泥岩11030040m 开切眼40m停采线测线压力盒3.2.5 模型加载系统及模拟 （1）试验加载值计算对于模型上未能模拟的上覆岩层厚度，需用加载的方法来模拟，模型上需要施加的重力载荷为：)(11H H q r H l m -=αγα式中：H γ——上覆岩层容重，其平均值约为20KN/m 3（粘土容重）。
其中：在相似材料模拟试验参数取值为：H —— 从地表至煤层的上覆岩层厚度，800m H 1 —— 煤层上面模型模拟的岩层厚度，80.2m 即：)(11H H q r H l m -=αγα=86.4 KN 。
相似模型所需补偿载荷约为：P m =86.4 KN 。
（2）加载方式相似模型试验采用机械杠杆进行配置。
实际图如下图所示图4 相似材料模拟加载图3.2.6 相似材料配比及用量计算根据工作面顶底板岩层力学参数表，经过合理的简化，并结合相似材料配比试验的研究结果，确定模型尺寸范围模型材料的配比，同时选用云母粉作为分层材料。
