基于MATLAB的开采沉陷预计实验教学系统.pdf

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1、第25卷第6期中国矿业Vo1．25，NO．62016年6月CHINAMININGMAGAZINEJune2O16基于MATLAB的开采沉陷预计实验教学系统查剑锋，张豪杰，赵军，吴承红(1．中国矿业大学环境与测绘学院，江苏徐州221116；2．国土环境与灾害监测国家测绘地理信息局重点实验室，江苏一徐～一～州一22～一111一6)一～一一～一～～一摘要：虚拟仿真教学系统是开采沉陷学教学的重要辅助手段，尤其是开采沉陷预计、岩层移动及控制等抽象、复杂的知识点教学。本文以MATLAB为开发平台，设计并实现了开采沉陷预计实验教学系统。系统采用G

2、UIDE制作图形用户界面，实现了对开采沉陷预计主要教学内容的动态仿真。系统界面友好，操作简便，将其用于辅助课堂教学，有助于加深学生对开采沉陷预计内容的理解，同时能够激发学生的学习兴趣，提高课堂教学效果。关键词：开采沉陷；MATIAB；图形用户界面；概率积分法_蕈一二耋一中图分类号：G424．21TD327文献标识码：A文章编号：10044051(2016)06—0i6405ExperimentteachingsystemofminingsubsidencepredictionbasedonMATLABZHAJian-feng，ZHA

3、NGHaojie，ZHAOJun～，WUCheng—hong’(1．SchoolofEnvironmentScienceandSpatialInformatics，ChinaUniversityofMiningandTechnology，Xuzhou221116，China；2．NASGKeyLabforLandEnvironmentandDisasterMonito一ring一，X一uzh一～ou～一221一116一，C一hina一)l=一一一开采沉陷预计是开采沉陷学科的核心内容之验方法、理论模拟法和影响函数法等，目前在我国一，是

4、开采沉陷地表及岩层移动规律研究在工程实应用广泛且较为成熟的是概率积分法[1。概率积践中的具体应用。开采沉陷预计是开采沉陷学服分法的基础是随机介质理论，其基本原理比较抽务矿区的主要方面，预计结果可以为工作面开采方象；预计过程包含大量的公式推导，内容枯燥无味案设计、开采损害鉴定、地表沉陷控制方案设计等且学生理解困难；同时概率积分法预计采用的预计工作提供指导。利用预计结果可以定量地研究受参数很多，这些参数的几何意义和物理意义难以理开采影响的岩层、地表移动在时间上和空间上的分解；这些都给开采沉陷学教学带来极大的困难，因此有必要开发一个交互式

5、软件辅助教学，提高教学布规律，进一步加深对开采沉陷基本规律的认识。效果。开采沉陷预计具有理论性强、学生理解困难、公式MATLAB是美国MathWorks公司出品的商推导复杂等特点。业数学软件，具有非常强大的计算功能、数据分析开采沉陷预计方法主要有基于实测资料的经和可视化功能，已成为世界上应用最广泛的科学计算软件之一_l3]。MATLAB具有丰富的内置函数收稿E1期：2015-12-04和图形显示功能，大大提高了编程效率和可视化效作者简介：查剑锋(1982一)，男，安徽安庆人，博士，副教授，从事开采损害及防护方面的研究。E—mail：

6、zha_jf@163．com。果。它还具有强大的图形用户界面(GUI)生成能第6期查剑锋，等：基于MATLAB的开采沉陷预计实验教学系统力，用户可以根据需要设计自己的图形界面]。率积分法，预计主断面、地表任意点的下沉和变形MATLAB在开采沉陷预计及其可视化表达方面有值，实现走向和倾向主断面下沉及变形图的自动绘其特定的优势_6。]。制及输出，任意点下沉盆地三维效果图、二维等值为此，本文以MATLAB作为开发平台设计并线图的自动绘制和输出。实现了开采沉陷预计实验教学系统，实现了随机介4)地质采矿因素对地表沉陷的影响规律。改质理论原理演

7、示、概率积分法预计基本原理演示、变某个地质采矿因素，查看相应地表移动与变形预沉陷预计及预计结果可视化、地质采矿因素地表沉计结果的变化，分析该地质采矿因素对预计地表下陷的影响规律分析等功能。该系统采用图形交互沉的影响规律。的界面，操作简便，形象直观，用于辅助理论教学，5)概率积分法参数对预计结果影响规律分析。能够有效地提高教学效果。以图文并茂的方式对概率积分法基本参数的含义1系统结构及功能进行解析，并分析各参数对地表沉陷预计结果的影在进行系统设计之前，首先要确定整个实验系响规律。统的结构。由于设计本系统的主要目标是为开采2系统总体设计

8、沉陷预计教学提供一个交互式的图形用户界面，对交互式实验教学系统设计的主要方面包括基开采沉陷预计课程中的重要内容进行动态仿真，以本程序的编写、GUI界面设计、界面动态功能的实帮助学生深刻理解这部分内容。根据这一要求，并现和系统的调试和完