煤层钻孔周围应力场的分析与模拟

煤矿瓦斯灾害一直是世界采矿业中的重大灾害之一,瓦斯抽采是积极防治的有效措施.为了研究地应力等因素对煤层钻孔周围应力的影响,从理论上分析了煤层钻孔周围的应力情况,并利用UDEC数值模拟软件对晋煤集团寺河矿工作面埋深370 m直径为95 mm的钻孔进行数值模拟,通过研究其周围应力场的变化规律,分析了钻孔周围的地应力等各种因素对煤层钻孔周围应力场的影响.     

不同侧压系数和坚固性系数对煤层水力压裂的影响分析

利用RFPA2D-Flow版本数值模拟软件对不同侧压系数和不同坚固性系数下煤层水力压裂的起裂压力和裂缝扩展延伸规律进行了模拟研究。最后结合现场工业试验验证水力压裂效果,结果表明:压裂后煤层瓦斯抽采流量和浓度明显增加,透气性显著提高。     

非静水压力场中考虑应力释放的圆形隧道黏弹性解

在非静水压力场中考虑应力释放的圆形隧道弹性解基础上,先利用对应性原理求解应力释放率λ为常数时隧道的黏弹性解。然后考虑到施工过程中应力逐步释放,隧道内壁(r=R0)处边界条件随开挖面和研究断面之间距离x变化,距离x取决于掘进速度v和时间t,从而边界条件可以表示为时间t的函数。采用斯蒂尔杰斯积分法将常应力释放率时黏弹性解中的λFi(t)(i=1～11)转换为Fi(t)对应力释放率导数dλ(t)的积分形式,可得非静水压力场中考虑应力释放的圆形隧道黏弹性解。该解在侧压系数k0=1时,可转化为静水压力场中考虑应力释放的黏弹性解;在λ=1时,可以转化为非静水压力场中不考虑应力释放的黏弹性解,所以后2种解均为非静水压力场中考虑引起释放圆形隧道黏弹性解的特例。考虑非静水压力场,求解边界条件能较好地反应工程实际中原岩应力分布;考虑应力释放能够反应隧道掘进过程中围岩应力及变形分布情况。故所提出的黏弹性解能够为隧道设计、施工阶段及长期变形及稳定性预测提供理论依据。     

基于离散元的不同粒径配比粉末压制相对密度与力链分析

利用PFC三维数值模拟软件,通过改变粉末颗粒粒径分布建立各组冷压模型,得到压制过程中相对密度变化规律与力链分布情况。在特定粉末粒径配比下,能够得到相对密度最高的压坯。结果表明:在大、中、小粒径颗粒质量比为60:15:25的粒径配比下,压坯相对密度最高,压坯相对密度并不会随着细粉比例不断增加而一直提高;在压制过程中,随着附加细粉占比上升,压制方向上能产生更大应变。侧压系数与泊松比受粉末粒径分布影响较小,且在压制后期,在压坯已获得较高相对密度的情况下,会因缺乏足够的驱动力与位移空间发生下降;混合粒径粉末试样的力链数量远大于单一粒径粉末试样,在强力链数目充足的前提下,结合大量的弱力链能获得更高的压坯相对密度。     

不同侧压系数下巷道围岩变形破坏特征研究

随着地下开采向深部延伸,开采活动所面临的地应力环境愈发复杂;侧压系数是反映地应力特征的重要参数,不同侧压系数下巷道围岩变形破坏特征各异。基于FLAC~(3D)数值模拟软件建立巷道三维模型,探究不同侧压系数下巷道开挖后围岩的应力分布、变形以及塑性区分布等规律,结果表明:当侧压系数为1.0时,巷道综合稳定性最高;在侧压系数小于1.0时,表现为顶底板变形量大,两帮受压且变形量较小;侧压系数大于1.0并逐渐增大时,顶底板围岩塑性区不断扩展,底板拉应力集中程度逐渐明显,两帮收敛程度逐渐加大。将研究成果应用于程潮铁矿-410 m水平5号矿体的采场巷道支护设计,实践表明支护方案效果良好。     

辛置矿矩形巷道围岩变形与应力分布数值模拟研究

针对辛置矿矩形巷道开挖后围岩应力分布、塑性区范围与形态、围岩移动变形等问题,采用Flac3D数值模拟软件对其进行研究。结果表明:矩形巷道宽高比对围岩塑性区分布影响较小,破坏形状呈圆形,围岩移动变形量及最大应力分布随宽高比增大而增大;侧压系数对围岩塑性区的影响较大,随着侧压系数的增大,巷道开挖后塑性区形状由竖向蝶形-横向椭圆形-圆形-竖向椭圆形-横向蝶形规律性变化,巷道围岩变形量和最大应力值随着侧压系数的增加先减小后增大。     

侧压系数对马头门围岩应力的影响研究

通过三维数值模拟,研究了不同水平应力作用下马头门部位围岩应力分布规律,对马头门的开挖及支护具有一定的理论指导意义.     

模拟核爆动载作用下轴压组合短柱承载力的试验研究

本文在静载试验研究的基础上,对离心螺筋管混凝土轴压组合短柱进行了模拟核爆冲击波作用下的快速加载试验,分析和研究了试验数据,提出了计算动侧压系数和动承载力的计算公式,理论计算值与实测值吻合程度好,可供设计部门参用,这对推广应用这种新型构件具有更大的实用价值。     

大红山铜矿二期采场稳定性的边界元模拟

通过对原岩应力场分析，论证了盘区合理布置方式，进行了边界元模拟，研究了围岩应力分布与采场稳定性，探讨了盘区结构参数的合理性。