基于UDEC数值模拟的巷道断面形状优化设计

针对某煤矿1102工作面轨道巷原设计方案的不足,选择了不同形状的巷道断面,运用数值模拟方法进行分析,从而发现了断面形状的不同对巷道支护效果有着非常大的影响,结果也证明在1102工作面回采巷道采用直墙半圆拱是合理的。     

千米埋深巷道围岩控制技术的数值模拟

华丰煤矿属于典型的千米深井巷道,采用FLAC3D软件建立了三维数值计算模型,设计了6种典型的巷道支护方案,结合巷道围岩破坏特征分析了千米埋深巷道围岩支护方案及支护参数,结果显示全断面锚注支护具有全断面支护、变形小等优点,是一种非常合理的支护方案。     

厚松软煤层巷道掘进断面形状优化数值研究

针对木瓜煤矿10~#煤掘进断面布置在厚松软煤层中的工程实践,采取FLAC~(3D)数值模拟方式,以不同侧压系数下的围岩受力状态为基础,研究了四种不同巷道断面的围岩应力、位移及塑性区破坏情况,得出选取矩形断面既能够达到快速形成回采系统又能够保证巷道稳定的结论。研究结果对木瓜煤矿掘进工作具有一定指导意义。     

采场巷道进路断面形状和尺寸参数数值模拟与优化

运用数值模拟、试验采场现场监测对小官庄铁矿上向进路充填采矿方法的断面形状和进路尺寸参数进行了研究。对矩形、半圆拱、三心拱、六边形等4种典型断面进行了应力应变模拟计算,从进路周围塑性区分布、主应力差分布以及位移变形分布3方面进行分析,结合试验采场位移监测数据,认为合理的断面为六边形;针对进路尺寸参数的高度、宽度、长度3个因素对采场的影响,通过最大主应力、最小主应力、竖直方向位移正交数据表的分析,得出最优的参数为进路宽度3.5 m、进路高度3.5 m、进路长度60 m,该参数在现场得到了成功的应用。研究成果对小官庄铁矿的充填采矿方法结构设计提供了理论指导,并对类似矿山具有借鉴意义。     

深部煤巷开掘断面优化的数值模拟研究

从深部煤巷的赋存条件为入手,测试分析了刘庄煤矿深部煤巷的围岩力学特性,比较了直墙三心拱、矩形、直墙拱3种断面的围岩稳定性,从塑性区、垂直位移及垂直应力分布分析得到,当巷道为三心拱、直墙拱、矩形时,巷道顶板塑性区为1.5、2.5、1.5 m,底板塑性区宽度为1、1.5、1m,两帮塑性区宽度1、2、1.5 m;垂直应力分别为21、 21.7、22.2 MPa;顶底板移近量分别为40.8、85、100 mm,综合分析得到深部煤巷开掘为直墙三心拱形断面最为有利,为类似条件巷道开掘断面优化提供了借鉴.     

大断面穿层巷道锚杆支护数值模拟研究

针对大断面穿层巷道围岩的特殊性和复杂性及巷道支护存在的问题,通过对山西吕梁地区某矿井大断面穿层回风大巷进行锚杆支护参数数值模拟研究,为类似条件下的穿层巷道支护设计提供了很好的依据和借鉴。     

大倾角工作面回采巷道断面形状优化

针对开采大倾角煤层时,矩形回采巷道出现围岩变形不对称的问题,在3308工作面轨道巷开挖前,设计矩形和直墙微拱形巷道断面,采用FLAC^3D对巷道应力分布特征、巷道围岩移进量及塑性区进行比较。结果表明：应力方面,直墙微拱形断面帮部和顶部破坏减少,承载能力较强。位移方面,直墙微拱形断面巷道围岩移进量总体比矩形小。综合可得,直墙微拱形巷道断面为最合适断面,最后针对直墙微拱形巷道提出对应支护建议,对类似巷道断面选取具有借鉴意义。     

大断面回采巷道支护的数值模拟

以某矿3_(-1)煤层为研究对象,针对该矿大断面煤层巷道支护强度过高,造成资源浪费的问题,运用FLAC~(3D) 数值模拟软件,对巷道不支护、巷道采用矿方使用方案支护、巷道采用优化方案支护3个方案进行了数值模拟研究,进而分析了3个方案的垂直应力、垂直位移、水平位移。建议采用优化后的方案3作为该煤矿回采巷道的设计方案。     

深部高应力软岩巷道断面形状优化设计数值模拟研究

选取矩形、梯形、直墙拱形、马蹄形、椭圆形和圆形等共6种不同断面形状的巷道进行优化研究,基于FLAC3D模拟研究了这6种典型巷道开挖后的巷道围岩变形特征及围岩塑性区分布规律,分析了不同侧压力系数对它们的影响。数值模拟结果表明,巷道断面形状对高应力巷道围岩变形特征及围岩塑性区分布影响较大;根据侧压力系数的大小及主应力方向,圆形、椭圆形为深部高应力巷道最优断面形状,选择圆形、椭圆形巷道可改善巷道围岩应力状态,降低围岩变形量,减少围岩塑性区损伤破坏范围,有利于深部高应力软岩巷道的长期稳定。     

大倾角工作面巷道断面形式优化数值模拟

针对大倾角工作面梯形巷道顶板破碎、较高侧煤帮变形破坏严重的现象,以陈蛮庄煤矿3402工作面轨道巷为工程背景,结合现场实际和UDEC2D数值模拟,对比分析了巷道矩形开挖和梯形开挖时围岩破坏特征,并根据矩形巷道顶板三角煤的破坏特征提出了五边形巷道断面形式。对3种断面形式下巷道横截面积、断面支护长度以及围岩稳定性进行了对比研究。研究表明:对于大倾角工作面,五边形巷道断面形式相比于矩形巷道有效提升了回采工程的活动空间,合理摒弃了位于顶板的不易支护的部分三角煤;相比于梯形巷道合理降低了巷道支护成本,提升了直接顶板的稳定性。因此,五边形工作面巷道更有利于大倾角工作面的安全高效生产。     

大断面矩形煤巷锚杆支护参数数值模拟研究

以神木汇森凉水井煤矿顺槽为例,利用ansys软件对顶板锚杆支护的不同方案进行数值模拟,通过数值模拟结果分析锚杆支护参数对围岩稳定性的影响。     

基于ABAQUS的真空预压数值模拟

以往对真空预压的数值模拟简化太多,以至于计算结果与实测结果差别较大.该文考虑真空度损失和渗透系数的非线性变化的影响,应用ABAQUS较好地模拟了真空预压的整个施工过程,与现场实测的分层沉降较为吻合,施加荷载、控制孔隙水压力的方法正确且具有实际意义.     

薄层复合顶板围岩破坏数值模拟分析

通过数值模拟了不同侧压系数下薄层复合顶板的围岩的破坏特征,结果表明,侧压系数影响着巷道围岩的破坏。对于进一步深入理解深部岩体中巷道破坏失稳机制并采取有效的加固措施等具有重要的理论和实践意义。     

巷道围岩破碎区分布特征及其影响因素的数值模拟

基于圆形巷道经典松动圈解析解进一步推导了破碎区范围的分布特征,分析了围岩破碎区与巷道断面、侧压系数、埋深等因素的关系,评价了围岩稳定性。研究结果表明:巷道断面形态对围岩破碎区范围的影响较小;侧压系数<1.0时,巷道的两侧易发生失稳破坏;在侧压系数等于1.0时,巷道围岩破碎区分布最为均匀,巷道处于相对稳定的状态;侧压系数>1.0时,巷道顶底板处则较巷道两侧易发生失稳破坏;围岩破碎区范围随着埋深的增加而增大,在埋深为1 500 m时,巷道围岩达到了极限强度,从而认为巷道开挖存在一个极限埋深。     

程潮铁矿大断面采准巷道稳定性数值模拟研究

针对武钢程潮铁矿采准巷道净断面尺寸增大，巷道稳定性下降的状况，采用数值计算方法对程潮铁矿巷道支护方案进行优化计算，并给出合理的支护方案。     

基于ABAQUS的激光熔覆温度场的数值仿真分析

利用有限元软件ABAQUS对激光熔覆成形的过程进行了数值仿真模拟,建立了激光熔覆成形温度场的传热数值仿真模型,并对仿真结果进行了分析。进行试验验证,预测结果与试验测量结果能较好的吻合,最大误差不超过8%,这表明所建温度场数值仿真模型合理。因此可用该数值仿真模型分析激光熔覆工艺参数对温度场的影响,以及模拟计算熔覆层的高度和重熔深度,从而为激光熔覆成形的应用提供了理论和技术支持。     

不同侧压下两种断面形式隧道裂纹演化的流形元法模拟

本文应用二阶流形元程序对不同围压下两种隧道断面形式(圆形和直墙拱形)的裂纹起裂与扩展进行了数值模拟。模拟现象与理论分析相符;隧道裂纹演化规律不仅与侧压系数有关,而且还与隧道的几何形状相关;验证了裂纹演化过程中初始裂纹和远区裂纹的存在。说明流形元法在隧道工程的设计方面是一种可行的方法。     

基于数值模拟的截水帷幕渗透系数研究

渗透系数是截水帷幕设计关键参数之一,也是检验截水帷幕质量的主要指标。我国大多数规程规范中要求截水帷幕渗透系数应小于1.0×10^-6cm/s,但对这一数字的确定依据并不充分。基于MODFLOW软件开展了不同抽水量、不同帷幕墙渗透系数条件下共32个工况的数值模拟,研究了渗透系数对截水效果的影响。研究结果表明:渗透系数越小,帷幕墙截水效果越好;渗透系数为1.0×10^-3m/d时截水效果显著,继续减小渗透系数时截水效果提升并不明显;1.0×10^-3m/d可作为截水帷幕渗透系数设计依据,与规程规范中要求的1.0×10^-6cm/s(0.864×10^-3m/d)基本相符。采用围井抽水试验计算了某截水帷幕的渗透系数,检验了截水帷幕质量。研究结果为截水帷幕渗透系数的确定提供了理论依据。     

不同侧压下底板切槽对围岩稳定性影响模拟研究

底板切槽是一种通过改变围岩应力状态抑制底鼓的主动防治措施。采用数值模拟研究不同侧压系数条件下底板切槽对围岩变形及应力演化规律的影响,研究结果表明:底板切槽会引起帮、顶位移的增加,从控制围岩变形的角度,底板切槽更适合于侧压系数较大的巷道;底板切槽对顶板围岩应力分布没有明显影响,随切槽深度的增加,帮、底围岩应力峰值向深部转移同时峰值降低,帮部以应力峰值降低为主,底板以应力峰值向深部转移为主;侧压系数越大,帮、顶应力峰值向深部转移的距离越小。