采场支承压力模拟控制探讨

本文根据采场支承压力的分布特点，在实验室平面应变模型试验台上采用液压伺服控制系统对试验体进行模拟加载，以其矿压显现特征作为对比参照点，由单板机控制的加载方法解决了平面应变模型采场模拟开采过程。     

蚕庄金矿上庄矿区采场稳定性分析

采用二维平面应变问题有限元法对3个试验采场17步开挖采充步骤的过程进行了模拟,并根据模拟计算结果对矿房采动过程中各个阶段的稳定情况作了分析,同时讨论了不同矿房倾角、不同支护方式等因素对采场稳定性的影响,指出矿房顶板及右侧壁围岩的稳定程度是控制采场稳定性的主要因素,选取70°矿房倾角可改善其受力状态。     

高强度开采工作面煤岩灾变的推进速度效应分析

高强度开采工作面煤岩灾变存在冲击特征,采场围岩控制困难。采用室内试验、理论分析及数值模拟等综合研究方法,分析高强度开采条件下煤岩变形破坏和围岩应变能分布特征,并揭示采场煤岩动力灾变发生机制。研究表明：煤岩属于率相关材料,随着加载速率的提高,受压煤岩破坏形式由静态变为动力破坏,在后破坏阶段,存储于煤岩中的应变能降低形式以塑性功耗散转变为整体破坏后的快速释放,破坏用时减小;随着工作面推进速度提高,煤壁前方煤体中最大主应力加载速率和最小主应力卸载速率均增大,浅部煤体应变能密度升高,致使围岩发生动力灾变概率和危害程度升高;基本顶突然断裂和滑落,将贮存于顶板中的应变能快速释放并向下位煤岩传递,使煤层中应变能密度迅速升高,促使煤岩发生动压冲击性煤壁破坏;基本顶断裂前、后,煤体中应变能密度峰值点之间距离为超前段回采巷道动力灾变危险区,是采场围岩控制的重点区域。     

急倾斜矿体空场法采场稳定性分析

采场边界线与所处原始应力场方向间的几何关系,影响着采场周围次生应力的分布规律。本文就广西某矿急倾斜矿体采用分段空场法的开采现状,利用无界无法进行了平面应变条件下的弹塑性数值模拟研究,认为中段矿柱的稳定性是整个采场系统稳定性的关键,合理控制矿柱中塑性区的大小,使矿柱不产生拉破坏,可充分利用矿柱的自承能力,减少矿柱矿量。     

数值分析技术在地压显现矿山采矿方法选择中的应用

采用phase2数值模拟软件分别建立了某铜矿山中段平面和勘探线剖面两个数值分析模型,对采场开采过程中围岩应力、应变以及位移的变化情况进行数值模拟分析,获得了采场最大暴露面积,在此基础上对3种采矿方法对比分析,选择上向分层尾砂胶蛄充填法为深部采场采矿方法。研究表明,数值分析技术可为地压显现矿山深部开采采矿方法的选择提供依据。     

矿房与矿柱稳定性的断层影响数值模拟研究

运用连续介质快速拉格朗日差分法，对某金属矿山有尤断层及不同位置、倾角断层等4种方案条件下的采场稳定性进行分析。数值计算中采用平面应变模型和莫尔一库仑屈服准则，分别就各方案的最大主应力、矿房顶板中央下沉量、矿柱中央剪应变增量及整体安全系数模拟结果进行对比分析。结果表明：断层对最大主压应力影响不明显，但对最大主拉应力影响较大；断层对采场位移影响较大，尤其是穿过矿柱的断层对采场位移影响最为明显；有无断层及不同断层倾角、位置对采场剪应力影响不大，但对采场整体稳定性有很大影响。     

采场顶柱力学简化计算模型研究

建立合适的采场顶柱力学简化计算模型是进行采场顶柱稳定性分析的基础。为了探究符合实际且便于工程应用的采场顶柱力学简化计算模型,根据约束条件的不同,将采场顶柱简化为3种常见梁模型:两端固定的梁、简支梁和悬臂梁模型,以均布荷载代替采场顶柱所受上覆岩层压力,应用弹性理论求解出3种采场顶柱力学简化计算模型的应变解析解;同时建立相应的有限元数值计算模型,分析采场顶柱的应变分布特征;将数值模拟所得结果与力学简化计算模型理论计算结果进行对比分析,并以程潮铁矿西区充填法试验采场为例,建立采场顶柱相似试验模型,对相似试验中采场顶柱底部应变进行监测。结果表明:将采场顶柱简化为简支梁力学计算模型所得应变分布特征与数值模拟结果及相似试验监测数据具有一致性;工程中可采用简支梁模型分析采场顶柱的稳定性。     

地下采场稳定性数值模拟研究及结构参数优化

采场回采顺序及结构参数对提高采场回采安全性,降低回采损失、贫化率,提高回采效率有重要意义。利用FLAC3D数值分析软件,对不同结构参数采场稳定性进行数值模拟分析。通过对矿柱及围岩的应力、应变及破坏特征进行分析,得出不同采场结构参数条件下采场的应力、应变及破坏特征变化规律,最终确定合理的回采顺序及采场结构参数,提高采场回采安全性及回采效率。     

平面应力和平面应变条件下的岩石脆性研究

运用岩石破裂过程分析系统对不同控制条件下的岩样进行加载试验,得到了不同情况下的岩石应力应变曲线。结果表明,在平面应变和平面应力情况下的岩样加载试验,尤其是平面应力,随着中间主应力的增大,岩石峰后脆性明显增强,峰值后期的能量释放率影响岩石的脆性,研究结果有助于岩石双轴压缩试验的研究。     

地面钻井变形破坏的相似模拟试验研究

采场上覆岩层的移动与变形是造成地面瓦斯抽采钻井变形破坏的根本原因。为了获得地面钻井变形破坏的直观规律,本文通过构建相似模拟平面模型,对采场覆岩移动进行了相似模拟,并通过设置竖向位移监测线模拟钻井的变形规律,通过应力-应变传感器监测覆岩层应力分布情况,从而获得了地面钻井层间滑移变形和层内挤压变形的直观规律,为地面钻井变形破坏机理的研究和防护措施的制定奠定了基础。     

尾砂充填连续开采采场顶板稳定性数值分析

针对金属矿山上向分尾砂充填连续采矿法开采条件的复杂性,通过运用弹塑性有限单元分析方法,建立平面应变数学模型,对采场顶板稳定性及采场结构参数进行分析和优化计算。结果表明,控制采场跨度或暴露面积是维系采场顶板稳定的根本措施;单层矿体开采时,随着采场跨度的加大,顶板预应力拉应力也相应增大,但伴随采高的增加,围岩内部的最大主应力、最大剪应力逐渐增大,顶板下沉量也逐渐增大,而顶板内拉应力却逐渐减小。相对1#脉脉矿体,推荐采场顶板极限暴露面积为600 m²左右,以此为基础确定的采场长、宽尺寸采场顶板稳定性最好。     

大采高大倾角高档普采面平面应力状态的物理模拟

文章介绍了大采高大倾角高档普采工作面平面应力状态模拟设计 ,通过模拟试验得出沿倾斜方向围岩移动及破坏特征和采场两侧支承压力分布规律     

胶结充填体与围岩复合体的力学特性

为保证充填采场安全和矿石的连续高效开采,需要研究不同强度时期充填体与围岩相互作用规律及其对充填采场稳定性的影响。本文首先选用工业石蜡作为接触带材料模拟早期强度充填体,并考虑接触带区域应力环境的复杂性,模拟围岩与早强充填体接触区域的非均匀受力情况。为有效表征接触带区域破坏稳定情况,实现从定性分析到定量评价转变,在围岩和早强充填体的接触面放置PVC塑料薄片,结合显微成像、电镜扫描、声发射监测和应变值监测等手段,开展不同荷载作用下围岩与早强充填体相互作用室内试验研究,监测分析胶结充填体与围岩复合体的应变变化、裂纹扩展和变形演化及稳定破坏情况。试验结果表明：加载过程中,接触带区域的变形增长较快,应变值起伏变化较大,突变现象明显;加载之后,模拟接触带的石蜡存在三种不同情况的损伤特征,一是螺旋式损伤破坏,二是类平行式损伤破坏,三是交叉损伤破坏,而接触带附近的表壁监测点应变值呈现稳定递增趋势。研究结果揭示了充填体与围岩复合体在荷载作用下的力学特性,有利于指导早强充填体下采场的稳定性,也实现了表壁裂纹扩展和内部损伤破坏之间的同步表征。这为进一步研究充填体与围岩复合体在二维和三维荷载作用下的力学特性研究提供了研究思路。     

缓倾斜厚煤层悬移支架放顶煤数值分析

本文结合实际地质情况，运用有限元法对悬移支架放顶煤开采进行了数值模拟，并与模拟实验相比较，分析了采场应力应变的变化规律。     

不同加载形式的矿岩-充填体相互作用的力学变形特征分析

为研究矿岩-充填体组成的复合体及其接触带的力学变形特征,进行复合体试样的轴向加载、双向剪切加载、设计的类三轴加载试验等3种不同的模拟加载方式。借助应变片和应变计观察充填体与矿岩复合体在轴向加载作用下的应变变化情况,通过显微成像设备观察不同荷载作用下存在的裂纹萌生扩展。同时进行了相应的数值模拟研究。试验结果表明对于矿岩接触带的应变值,上水平面的应变值要远远大于下水平面的应变值;从充填体到接触带,再到矿岩,其应变值逐渐减小,其中靠近接触带充填体侧的应变值突变次数要多于靠近接触带矿岩侧的应变值;在荷载作用下,出现的裂纹萌生,会随着荷载的加大而逐渐扩展,而没有裂纹和破坏的表壁并没有相关破坏点。3种加载方式中都是矿岩产生损伤破坏相对较大,其中类三轴加载试验中的矿岩破坏最严重。数值模拟结果验证相应监测点的应变值变化规律,结果吻合较好。     

金矿采场结构参数混沌优化

为了研究三山岛金矿新立矿区采场稳定性并确定合理的采场结构参数,采用ANSYS有限元数值模拟方法,计算了不同采场结构参数的围岩应力、应变状况,并探索了矿柱在采矿过程中的力学作用.研究表明,采场充填后给矿柱和上下盘围岩一个侧向约束力,有利于提高矿柱稳定性和控制采区地压.根据数值模拟结果,建立了新立矿区采场结构参数优化目标函数与矿体水平厚度、矿柱截面尺寸和矿柱跨度等因素的神经网络模型,采用混沌优化方法,得出了不同开采技术条件下的采场最优结构参数,并将优化的采场结构参数应用于工程实际,目前已安全采出矿石量6万多吨,取得了较好的效果.该研究为工程领域参数优化设计提供了一种新的方法.     

某铜铁矿二期工程采场结构参数优化研究

结合国内某铜铁矿开采技术条件,对该矿区二期工程-620 m水平采用分段空场嗣后充填法的采场结构参数进行分析验证,基于弹塑性理论,运用ANSYS有限软件建立三维数值模拟模型,采用"隔一采一"的方式对两种不同采场结构参数方案的矿房进行开采和充填,并对开挖后的采场进行应力、应变及安全系数分析。研究结果表明,随着采场尺寸的减少,采场的应力和应变也相对减小。经综合分析对比,确定合理的矿房和矿柱尺寸均为8.3 m。     

大采高采场覆岩整体结构及控制研究

通过对相似模拟及数值模拟成果研究,深入分析了大采高采场破坏,运动规律的力学分区,构建了大采高采场覆岩整体结构模型,为采场围岩控制提供了理论依据并给出了顶板控制方案。     

基于模糊评价的留矿法采场结构参数优化研究

为了研究抱伦金矿采场稳定性并确定合理的采场结构参数,应用FLAC有限元模拟方法,计算了不同采场结构参数下的围岩应力、应变特征,分析总结了矿房地压分布规律,初步确定较优的结构参数。根据数值模拟结果,全面考虑采场结构参数的影响因素,采用模糊评价理论,得出了不同开采技术条件下的采场最优结构参数,并将优化的采场结构参数应用于工程实例,目前已安全采出矿石量超过10万t,取得了较好的效果。该研究为工程领域采场结构参数优化设计提供了一种新的方法。     

深井底板岩巷的围岩破裂范围

在大型平面应变试验台上对受采动影响的深井底板岩石巷道围岩破裂范围进行了模拟试验研究，获得了破裂带厚度与巷道距煤层底板距离的关系，为深井底板岩巷布置的定量支护设计提供了实验依据