再论采动岩体咬合岩块结构模型

根据采动岩体结构特点，进一步讨论采动岩体中普遍存在的自然咬合块，巷道咬合圈，采场咬合梁，采场三咬拱，采场底板突水反三咬拱以及边坡咬合岩块等多种自然结构模型。并通过结构分析，得出前述咬合岩块结构的自由度Ｗ＝０，亦即，这些结构均为稳定静定结构。     

三咬拱结构模型的不连续变形分析

首次采用非连续变形分析 (DDA)法 ,对采动岩体结构中的“三咬拱”结构模式、形态、位移与关键层等进行动态模拟 ,得出一些有意义的结论     

三咬拱结构模型的不连续变形分析

首次采用非连续变形分析（DDA）法，对采动岩体结构中的“三咬拱”结构模式、形态、位移与关键层等进行动态模拟，得出一些有意义的结论。     

阿舍勒铜矿采场结构参数优化研究

为了优化新疆阿舍勒铜矿的采场结构，基于矿区地质情况和RQD岩体质量评价方法，对该矿区的岩体展开了试验研究，结果表明，阿舍勒铜矿区凝灰岩的质量一般，矿岩、玄武岩、英岩斑岩的质量比较好。采用ANSYS和FLAC软件建立了采场结构模型，通过对比采幅分别为10 m、13 m、16 m以及19 m条件下采场的最大拉应力、最大压应力、水平位移等数值结果，得知4种采幅条件下的采场结构都比较稳定，其中采幅为13 m的结构最优。对采幅为13 m条件下的开采顺序进行分析，结果表明，隔一采一、隔二采一的开采方式下，采场岩体都存在变形，开采时有坍塌的风险，隔三采一的采场稳定性最好。     

基于精细建模技术的深部采动过程综合集成系统

深部地下开采中采动应力是导致采场冲击地压,造成片帮、冒顶乃至岩爆地质灾害的显著因素。针对深部开采过程中基本生产单元--采场回采过程中采动应力场的时空演化规律进行研究,提出深部采场精细建模技术,构建采动岩体层次细节模型、采动行为动态仿真模型、多元异质采动岩体场元模型和采动过程动态调控设计参数化自适应优化模型;整合静态场景建模技术、生产工艺动态仿真技术、采动过程应力场信息动态可视化技术、动态调控设计方案预演技术,形成深部采场回采过程综合集成系统;进而探求回采过程中采动行为变化与采动岩体场元变化间的动态解译规律,揭示回采过程应力场的时空演化过程,最终为采场开采方法选择、支护时机与位置预测、回采参数优化提供指导,为采场安全生产提供科学依据和技术支撑。     

综放采场围岩复合结构力学模型及其控制研究

根据综放采场顶煤冒放形式和顶板移动结构，提出5种煤岩复合结构，研究了其形成条件，并建立了相应的力学模型：拱-拱组合模型、拱-砌体梁组合模型、拱-传递岩梁组合模型、台阶悬臂-砌体梁组合力学模型、台阶悬臂-悬臂梁组合力学模型．并由此推导其控制方程，计算支架载荷；针对不同顶板、煤层条件，运用相应力学模型分析支架-围岩关系，计算综放工作西支架载荷，确定综放采场支架合理工作阻力，从而有效控制综放采场围岩；通过对10个不同条件综放工作面支架载荷的计算与实测比较，计算值的安全系数为1．06，表明根据综放采场围岩组合路构力学模型计算支架载荷比简化的岩重计算更为合理，从而为综放采场围岩控制提供了理论基础．通过一个二程实例详细阐述了根据综放采场煤岩结构力学模型计算支架载荷的方法．图5，表2，参10．     

采动覆岩裂隙发育变化规律研究

为了研究采动覆岩裂隙发育变化规律,建立了基本顶初次来压的力学模型,分析了岩体的变形场方程、岩体损伤演变方程,然后采用RFPA^2D数值模拟软件,研究了覆岩破断裂隙发育变化规律、煤层开采采场应力变化以及煤采空区垂直压应力变化规律。研究得出,随着煤层不断的开采,顶板裂隙带的位置不断向上发育,采场上部的卸压区为拱形,工作面前方的支撑压力峰值逐渐增加。研究为矿井后期开采设计提供了借鉴。     

丰山铜矿北缘采场稳定性研究

针对丰山铜矿北缘采场-120m以上极不稳固矿体及-120m以下稳固矿体的特点，通过应用矿岩流变力学参数的反演、快速拉氏模拟(FLAC)进行研究，辅以收敛计、声发射仪和声波仪等综合监测手段，对岩体的完好状态作出评估，并以此为依据优化了采场结构参数。     

采动覆岩承载结构与渗透特性演化分析

上覆岩体渗透特性演化规律的研究对瓦斯卸压抽采具有重要应用价值,以天地王坡矿为研究背景,通过实验室相似模拟实验,获得测点气体流量数据,建立了覆岩应力与渗透率之间定量关系,利用FLAC3D软件内置fish语言采用顺序耦合方式模拟和分析采动覆岩渗透率演化规律,得出上覆岩体在不同开采阶段,由于承载结构的不同,覆岩所具有的渗透特性不同。通过数值试验得到采动覆岩的力学承载结构由梁结构-拱上梁结构组成,岩梁结构控制的渗透特性规律整体表现为漏斗状,由下至上,由外侧至内侧,渗透特性的减弱程度逐渐淡化;拱上梁结构随工作面推进呈整体向上发展到趋于稳定再周期性向推进方向前移的特性。     

深部破碎矿体分段空场嗣后充填法采场结构参数优化

为确定深部破碎矿岩条件下采场合理结构参数,通过理论分析、现场测试以及数值模拟研究相结合的方法,对深部矿体采用分段空场嗣后充填法的采场结构参数进行分析与模拟。首先,通过对井下不同岩体进行取样实验与工程地质调查,获得不同岩体的岩石力学参数与节理裂隙参数,采用RMR法与BQ法进行岩体分级,开展岩体质量评价,评估矿岩稳定性。其次,采用Mathews图法,确定了铜绿山铜铁矿现有赋存条件下的采场结构参数合理范围。最后,利用Flac3D三维数值模拟软件,对开采过程进行仿真模拟,结合采矿过程中的应力、应变等的变化,分析采场的稳定性,验证采场结构参数的合理性。     

采场矿山压力理论研究的新进展

本文了几年来在采场矿山压力研究的成果，如：作业直接顶边界条件的老顶“砌体梁”结构的形式以及如何简化此结构以及关键块分析中提取的“Ｓ－Ｒ”稳定、采场整体力学模型的建立、“支架工作阻力－－顶板下沉量”双曲线的再讨论以及如何应用断裂岩块的相互作用机制分析煤矿开采后的底板突水准则等，本文也放压界的科研工作者为进一步完善采场压力理论的研究进行讨论。     

长壁面膏体充填采场覆岩结构及其运动演化规律

采用相似材料模拟方法,研究了长壁工作面膏体充填采场覆岩结构演化和覆岩移动规律,研究结果表明:充填采场覆岩结构演化和覆岩移动有别于常规采场,充填采场覆岩结构主要是以拱的形式进行演化,而不是铰接岩梁的形式;覆岩移动则主要是以离层的形式由下向上逐渐发展,并且上位岩层的离层是在下位岩层离层闭合的基础上产生的。     

The Numerical Simulation of Central Nanminghe Iron Mine Block＇s Mining Parameters Optimization

借助FLAC3D数值计算,建立了南洺河铁矿矿块回采过程三维数值模型,在不同岩体位置设立了应力应变监测点,分析了8 m和10m2种矿块结构参数条件下不同开采时期的岩体三维宏观力学特性,通过对比采区岩体力学特征、充填体力学特征以及岩体移动变形规律及破坏情况对矿块结构参数进行优化,确定是否留设永久矿柱.结果表明,围岩稳定状况在采用8 m宽采场结构参数时要明显优于10 m宽采场的结构参数,矿体回采时不预留3 m宽条形矿柱充填后顶板只是出现小幅度沉降,不会出现大规模冒落现象.     

南洺河铁矿中部矿段开采参数优化的数值模拟

借助FLAC3D数值计算，建立了南洺河铁矿矿块回采过程三维数值模型，在不同岩体位置设立了应力应变监测点，分析了8 m和10 m 2种矿块结构参数条件下不同开采时期的岩体三维宏观力学特性，通过对比采区岩体力学特征、充填体力学特征以及岩体移动变形规律及破坏情况对矿块结构参数进行优化，确定是否留设永久矿柱。结果表明，围岩稳定状况在采用8 m宽采场结构参数时要明显优于10 m宽采场的结构参数，矿体回采时不预留3 m宽条形矿柱充填后顶板只是出现小幅度沉降，不会出现大规模冒落现象。     

建筑载荷作用下采空区覆岩结构稳定性判据及应用

采煤沉陷区的合理利用是解决城镇化建设和土地资源短缺之间矛盾的重要途径之一,沉陷区范围内采动覆岩结构的突然失稳将导致煤矿沉陷区新建建筑物破坏。采用理论分析、数值模拟和现场实测等方法对新建建筑物载荷作用下采动覆岩结构稳定性进行了探讨与研究。采用理论分析方法对采动覆岩结构特征和地表载荷引起的岩体中附加应力分布特征进行了分析,建立了“载荷作用下采动覆岩结构力学模型”;对该模型进行了力学条件分析,并结合“砌体梁”结构失稳条件,得到地表载荷作用下采动覆岩随载荷增大是否产生滑落失稳的判据;当铰接岩块的回转角度和块度符合i<0.5sin θ₁或i> sin θ₁时,采动覆岩结构随着地表载荷的增大,失稳的可能性逐渐增大;铰接岩块的回转角度和块度符合0.5sin θ₁1时,采动覆岩随载荷增大不会发生回转失稳。在理论分析的基础之上,将建立的力学模型应用于某矿长壁老采空区地表工程建设实际,建筑施工前期采用数值模拟和理论分析相结合的方法,对拟建建筑载荷作用下采动覆岩结构的稳定性进行了分...     

大采高采场力学模型及支架工作状态研究

以大采高岩层运动及应力分布规律为核心,运用“传递岩梁”理论对大采高综采工作面上覆岩体破断类型及其平衡结构进行分析,研究建立了大采高采场结构力学模型,探讨了大采高采场的覆岩结构及运动规律,详细分析了“给定变形”、“限定变形”两种力学状态下支架工作荷载即缩量确定方法,修正了大采高下直接顶及基本顶概念,确立了支架载荷的计算方法。研究表明：采高增大,直接顶厚度可能大幅度增加,直接顶中出现大跨度悬顶坚硬岩层的几率增大。影响采场矿压显现的“传递岩梁（基本顶）”范围相对减少,对采场矿压有明显影响的岩梁距采场的高度增大。准确地确定悬顶位置、厚度及可能的最大悬跨度是大采高采场顶板控制设计及支架选型计算的关键。     

试论近水平煤层采场的3种基本结构形式

基于煤层开挖力学效应和覆岩运动规律,揭示了覆岩破坏垮落过程中产生的压力拱和结构拱现象,研究了结构拱与压力拱的内在统一关系,提出了煤矿采场压力拱的3种形式。在此基础上,根据理论分析、相似模拟和数值模拟研究成果,认为近水平煤层采场存在围岩承载结构、矿压运动结构和工作面防护结构3种形式,分别简称为"大结构"、"小结构"和"微结构",并研究了3种结构的具体形式和矿压显现的关系,得到了煤柱与采场大结构的关系。并针对神东矿区浅埋近距离煤层下层煤开采出煤柱时发生的压架事故案例,从压架前、后采场的3种基本形式的变化分析事故发生的原因,并提出了防治对策。     

近距离煤层群上行开采裂断拱演化规律及数值模拟

采用FLAC3D的模拟方法,对单一采场的裂断拱发展演化规律和复合采场的裂断拱发展演化规律进行了模拟分析,得出了近距离煤层群上行采场结构空间在单一采场与复合采场两种不同的情况下采场上部裂断拱的演化规律及变化形态。     

基于扩展的Mathews稳定图法的采场稳定性评价及参数优化

为了分析大尺寸采场的稳定性并优化采场参数,对森鑫矿业三道桥铅锌矿试验采场进行了现场地质调查、地质编录、室内岩石力学试验等工作,得到了评价矿山岩体质量的多种基础指标。对试验采场矿岩进行了岩体质量分级,并估算了其岩体力学参数。根据取得的结果,利用扩展的Mathews稳定图法对试验采场在当前尺寸下的稳定性进行了分析,试验采场上盘的破坏概率较大,需要进行采场结构参数的优化。基于扩展的Mathews稳定图法对试验采场参数进行优化,利用理论法和数值模拟对优化的结果进行验证。验证的结果与利用扩展的Mathews稳定图法得出的结果一致,最终确定了试验采场需保留顶柱的安全厚度为7 m。     

浅埋近水平煤层采场覆岩压力拱结构特性及演化机制分析

通过分析浅埋近水平煤层开采覆岩结构及破坏的特点,在压力拱和关键层理论的基础上建立了浅埋近水平煤层采场覆岩压力拱结构模型;认为该压力拱结构在工作面长度和推进方向上具有左右对称特征,压力拱发育至关键层后若关键层破断则基于破断位置重新起拱,若不破断则拱顶位于关键层附近,该压力拱结构模型能较好描述浅埋近水平煤层开采覆岩破坏形态。基于上述模型,分析了压力拱结构层和覆岩破坏区演化的突发性和阶段性特点,推导出了结构层压力拱轴线方程和覆岩破坏范围计算判据,分析了压力拱的极限变形量,给出关键层破断对压力拱发育影响的分析计算方法;通过对大柳塔矿52505工作面采场覆岩数值及理论分析,关键层破断后没有形成完整压力拱结构,导致地表出现塌陷。