GMS在矿井涌水量预测中的应用

应用三维有限差分数值计算软件GMS,利用其特有的三维地层创建模块和渗流计算模块,以陕北地区某矿为例,在矿区水文地质分析的基础上,建立矿区三维水文地质模型,预测了该矿某采煤工作面的涌水量变化规律,为矿井开采方案设计、保证安全开采提供了理论参考。     

露天台阶下空区安全隔离层计算及稳定性分析

我国很多露天矿山存在开采境界下有空区危害的现象,安全隔离层厚度及稳定性分析是保证露天安全开采的关键,也是迫切需要解决的问题。以广东省大宝山露天矿开采为例,理论计算得出不同跨度下的安全隔离层厚度,再结合数值模拟软件建立二维空区模型进行模拟,比较理论计算和数值计算的结果。通过二者的比较最终得出不同跨度下最佳的安全隔离层厚度。最后就矿山具体存在的空区群,建立三维空区群模型进行稳定性分析。为露天开采境界下空区稳定性分析提供了一套系统的方法。     

采空区群失稳模型构建及隔离矿柱安全厚度研究

许多金属矿山存在采空区群安全隐患。基于CMS对某矿山的采空区群开展定期探测,形成动态监测机制,精确获取采空区群三维边界;研究构建空区群连锁式失稳模型：基于突变理论分析方法,构建了采空区顶板-隔离矿柱力学模型,提出隔离矿柱失稳的判据,计算合理的隔离矿柱安全厚度,阻断空区群连锁失稳过程。运用数值模拟验证了计算结果的合理性。研究表明通过精确控制隔离矿柱的安全厚度,可有效阻断空区群连锁失稳导致的工程灾害;计算结果为下一步资源回采方案提供了设计参考。     

基于Ressiner厚板理论的采空区顶板稳定性研究

根据层状顶板矿体构造特征,基于Ressiner厚板理论,简化并构建层状顶板弹性厚板模型,结合弹性力学相关理论,推导出固支和简支两种边界条件下,顶板的挠曲线方程与顶板内部最大应力表达式;利用matlab软件得到顶板扰度随坐标轴变化的三维曲线图,以及顶板最大应力随顶板厚跨比与长宽比的三维曲线变化图,从图中直观得到顶板最大应力受顶板厚跨比影响较大,受顶板长宽比影响较小;以顶板抗拉强度作为破坏标准,结合顶板最大应力推导出顶板安全厚度计算模型。以某典型多层顶板矿床的某一区段为研究背景,利用顶板安全厚度计算模型,得到了该矿区段顶板安全厚度为14.53 m,矿山开采设计顶板厚度16 m,验证了层状顶板安全厚板计算模型的可行性。     

滨海基岩矿床安全开采合理隔离层厚度的确定

针对滨海基岩矿床安全开采合理隔离层厚度留设问题，基于材料力学、结构力学等共七种理论计算方法综合确定隔离层厚度，利用点柱式上向水平分层充填法建立三维数值计算模型，通过结合FLAC3D数值模拟软件，分析理论计算结果的合理性，研究不同中段开采充填情况下第四系底部的稳定性特征，最终得出安全开采所需的隔离层厚度必须在12m以上，合理的开采上限必须在-57m以上。通过分析数值计算模型第四系底部的沉降变形，发现第四系底部最大沉降集中于中间采场 ，最大沉降量为13.73mm。研究成果为滨海基岩矿床安全开采，提高资源回采率提供了有益指导。     

采矿顶板最小安全厚度及地面沉陷变形研究

主要研究计算某矿山采场顶板保护层最小安全厚度和矿山开挖的地面沉陷变形量。具体的方法是按抗弯和抗剪2种结构力学模型分别推导出顶板最小厚度理论计算公式,进而计算出顶板最小安全厚度;利用Auto CAD建立矿山开采区精细的工程地质三维模型,利用ANSYS有限元软件建立数值计算模型,再导入数值模拟软件FLAC3D中进行计算,以此来模拟矿山开挖的全过程。最后,模拟得到的地面沉陷变形量满足规范要求。     

单侧犁式卸料器的力学分析

分析了带式输送机用单侧犁式卸料装置的受力特点,建立了单侧犁式卸料器的强度计算模型。运用Pro/E建立了单侧犁式卸料器的三维模型,并将三维模型导入到ANSYS Workbench中,进行了有限元分析,将理论数据与Workbench的有限元分析结果作比较,得出理论分析数据位于有限元分析的最大最小应力数值之间,有限元分析得出的最大应力值为结构造成的应力集中,该值远远大于理论计算值,为此在今后单侧犁式卸料器的设计过程当中有必要引入有限元分析找出危险部位进行结构优化。     

圆锥破碎机的破碎力计算

利用PRO/E建立三维模型并计算动锥的动力学参数,运用高等动力学理论分析动锥的刚体有限转动,并提出一种新的破碎力计算方法。研究结果可为圆锥破碎机的结构设计与改进提供参考。     

考虑断层滑移应力波辐射特征的巷道支护参数优化研究

随着地下矿山开采向深部逐渐延伸,断层滑移引起的岩爆事件日益增多且破坏性极大,已经成为威胁矿山安全的重要因素。通过建立三维离散元模型,基于平面应变问题,开展了三维模型平面应变等效计算与二维离散元模型对比分析,结果表明该研究模型在三维空间模拟地震波的传播是可行的。通过研究辐射特征对应力波传播的影响,揭示了P/S波传播过程的方向性并进行了验证,计算结果符合断层滑移的双力偶模型。在此基础上,通过与Kaiser等提出的设计尺度率公式进行对比,发现已有的设计尺度率公式并不能完全满足工程实际要求,利用三维离散元程序开展数值计算分析能够进一步优化支护参数,以此更好地服务矿山支护系统设计,确保地下矿山安全高效开采。     

类框架结构支撑采空区的力学稳定性分析

河台金矿自 2 0 0 0年使用类框架结构支撑采空区这一新技术以来 ,根据矿山生产采场具体情况设计多种模型 ,利用三维连续介质 3D -σ有限元计算程序 ,实施分步开挖 ,计算结果大多数模型力学性能稳定 ,可以做到安全生产。这从理论上为此种新型采空区处理技术的可靠性提供有力证据。     

某矿露天转地下顶柱安全厚度研究

以某矿为工程实例,根据矿区的水文地质情况、矿岩的物理力学性质等,运用鲁佩涅伊特理论计算法、结构力学梁法、厚跨比法等进行顶柱安全厚度计算,并对计算结果和三维数值模拟的结果进行对比分析,得出该矿露天转地下时境界顶柱安全厚度与采空区跨度之间的关系,这对指导该露天矿的生产以及维护作业人员和设备的安全具有十分重要的意义.     

露天高边坡滑坡灾害风险性评价及动态信息化分区

以某大型露天矿边坡工程为背景,应用改进的极限平衡理论,建立MSARMA边坡稳定性计算模型,计算边坡安全系数并开展不同因素影响下边坡敏感性分析。依托GIS平台和三维可视化技术手段,构建该露天边坡三维可视化工程地质模型,将边坡稳定性安全系数导入GIS平台,利用空间插值、数据叠置等手段对该露天矿边坡进行三维可视化风险性分区。应用以上计算方法及信息化手段,得出了边坡稳定性计算数据、动态曲线,以及边坡三维可视化分区图像,多角度、多维度地实时反映该露天矿边坡安全稳定状况。     

三维井巷工程建模及可视化技术研究

矿山地下巷道三维建模是矿床三维建模的重要内容,也是实现地下巷道的可视化表达、空间分布优化分析及提高矿山生产管理水平的重要手段。以矿业可视化软件为手段,建立了某矿山地下巷道的三维模型,包括各中段平巷的三维模型、各类井筒的三维模型以及斜坡道的三维模型,并以所建模型为基础对巷道的工程量进行了计算。结果表明,所建模型可靠,计算结果准确,可用于辅助矿山进行巷道优化设计以及巷道工程的计划编制等工作。     

支撑梁荷载与钢筋轴力关系分析

以基坑钢筋混凝土支撑梁为例,分析了钢筋与混凝土构件共同工作的基础,运用三维有限元软件ADINA建立支撑梁的三维仿真模型,模拟其钢筋分布、约束条件、受荷载情况。通过模型分析计算得出的结果,得到钢筋轴力的分布图,相应的钢筋Z向位移曲线和梁的整体变形图,钢筋应力及混凝土平均应力曲线图,最后根据分析结果推导出钢筋应力与荷载的关系公式。从中总结规律得出应力应变监测的重点部位,从而为安全监测和安全施工提供精确有效的数据参考.     

单捻钢丝绳股内钢丝应力分布研究

基于钢丝绳的空间螺旋结构及微分几何理论,利用三维建模软件和有限元法建立1×37 IWS单捻钢丝绳三维实体模型和有限元模型,采用Augmented-Lagrangian算法及相应接触参数,结合相应的边界条件进行仿真。仿真显示:在轴向载荷作用下,中心丝的应力要大于其他层钢丝应力;由于钢丝绳股内钢丝点接触状态,导致钢丝应力呈现等幅度周期性波动;理论计算和模拟仿真结果基本一致,验证了模型具有一定的合理性。     

露天开采下地下采空区顶板安全厚度的确定

目前国内有不少露天矿山在生产过程中面临着境界内地下采空区的严重威胁。以河南洛钼集团露天开采境界内采空区群为工程实例,根据结构力学和材料力学等理论,综合采用结构力学梁法、K B..鲁佩涅依特理论估算法等进行计算,并对计算结果和三维数值模拟分析结果进行比较,建立了采空区顶板最小安全厚度与采空区跨度之间的对应关系。这对指导露天矿的生产和维护作业人员及设备的安全具有十分重要的意义。     

构建机场净空区三维模型

机场净空区是在机场周围划定的限制物体高度的空间区域,从而保障飞机的起飞和降落安全。文中利用当前最新的三维建模技术,构建机场净空区三维模型,利用该模型和城市中障碍物模型进行比较,可以很容易的看到障碍物是否超高,简化了繁重的计算工作。     

斜井提升过放钢丝绳的理论分析及仿真研究

运用牛顿运动学和动力学理论分析了一起煤矿斜井提升运输过程中过放钢丝绳事故。利用Adams软件对三维模型进行了仿真,发现仿真结果和理论计算结果基本一致。通过对煤矿斜井提升运输过放钢丝绳的模拟与仿真,验证了通过轴套力连接的若干段小圆柱体代替钢丝绳的可行性。     

露天煤矿三维边坡稳定性评价方法及其工程应用

以安太堡露天矿西端帮73200地质剖面为工程背景,构建了三维长直边坡的工程地质模型和数值计算模型,应用有限差分程序FLAC3D,研究了边坡工程在分步开挖过程中表现出来的三维变形效应,建立了变形体力学与刚体极限平衡分析的关系式,据此提出了三维边坡稳定性系数计算新方法,并成功应用于安太堡露天矿西端帮工程实践,在陡帮安全回采方面,取得了良好的技术经济效益和社会效益。     

采煤机牵引部动力学分析

在UG软件中建立采煤机牵引部三维模型并进行装配,将装配好的实体部件导出为Parasolid格式,将导出的Parasolid格式的部件模型导入ADAMS软件中进行动力学仿真,得到仿真后的牵引部齿轮的速度曲线和齿轮啮合力曲线。通过曲线与理论计算结果的对比证实了虚拟样机模型的正确性。