深部巷道在温度和地下水影响下的变形特征

因为地下深处岩体常年处在温度场、渗流场和应力场三个耦合环境中,所以地下深部岩石和地表浅层岩石的性质不一样,对地下深层岩体力学特征及变形规律进行深入研究显得十分重要。研究了温度场、渗流场和应力场之间的耦合关系,并提出其三场平衡方程。通过FLAC~(3D)数值模拟软件建立用于计算温度场、渗流场和应力场的模型,依据模拟结果分析热对流系数、温度、应力、孔隙水压力等因素对巷道变形破坏的规律。     

露天转地下开采边坡失稳数值模拟与实验研究

为了研究露天转地下开采边坡岩体的破坏特性及其对地下矿体开采的影响,采用相似实验和数值模拟相结合的方法按照实际开采过程对其进行了研究。详细分析了边坡岩体在不同开采水平下的损伤破坏特征,揭示出在地下矿体的开采过程中边坡岩体依次进入能量积蓄和突然释放的过程,间隔性地以巨大岩体崩塌的形式破坏产生循环动力冲击灾害,并阐明了灾害发生机理。为了避免冲击灾害,从消除冲击灾害发生的空间条件和减少应变能的大量积蓄2个方面提出了相应的控制措施。     

矿山压力

北京开采研究所自1957年成立矿山压力研究室以来,对矿山压力显现的基本规律、岩体应力分布、围岩与支架的相互作用、围岩的控制等方面,不断地进行新的探索。在矿山压力研究方法方面,如现场测试技术、实验室测试技术、光弹性模拟、相似材料模拟、数值分析等,也在不断的提高和完善,使矿山压力(岩石力学)这门新学科,在煤炭科研中得到了较快的发展,研究和解决了一些既有理论意义又有实际价值的生产实际问题。最近十年来,又在岩石的微观结构分析、岩体的破坏机理、电算技术的应用、顶     

HML磷矿露天边坡岩体力学参数试验测试及折减方法

在对边坡稳定性分析进行研究时,不管是采用数值模拟手段还是理论分析计算的方法,岩体力学参数选取的可靠性与合理性在很大程度上能够决定了计算结果的准确性,由此可见,矿岩的物理力学性质的研究是边坡稳定性研究的基础[1,2]。岩体与岩石的力学性质存在很大的差异,主要是因为岩体中结构面的存在,以及岩体赋存在一定的地质环境中受水、风化等外营力作用[3]。本次研究以HML磷化工有限责任公司磷矿山露天地下联合开采工程某边坡为研究背景,通过现场取样、室内实验测试、参数折算得到比较满意的岩石力学参数。     

开采沉陷力学的研究与发展

描述了采场开采后的周围岩体内的应力重新分布，采场顶板及其覆岩的受力、沉降、垮落破坏的过程，进而论述了开采沉陷力学的研究就是开采沉陷变形与采场矿山压力的结合研究。介绍了以黏弹性基础梁建立的地表下沉公式，指出了采用数值模拟、室内模型与现场实测相结合的方法，利用非线性大变形力学研究建筑物受开采沉陷破坏的力学机理。     

深井开采岩体破坏机理吸工程控制方法综述

深井开采在我国今后矿山开采中所占的比例将逐步加大,其岩石力学和地压活动规律的研究对深井矿山的建设具有重要意义。本文简要介绍了深井井岩石力学与地压显现的特点,以及国内外在深井开采岩体破坏机理和工程控制方法方面的主要研究成果。     

某露天矿边坡稳定性计算方法探讨

以露天矿边坡工程为研究背景,结合现场工程地质情况,分析了露天矿开采区域的岩石力学及岩体结构特征。在岩石力学和岩体结构特征研究的基础上,利用GEO-SLOPE极限平衡理论建立了充分反映边坡工程的力学模型,研究了边坡受开挖影响的力学效应,并通过建立简易的边坡位移监测网测定位移变化规律,并与数值模拟的变化趋势进行对比分析,为露天边坡稳定性分析提供一定的理论和实际依据。     

杜儿坪矿8#煤层顶板两带高度数值模拟研究

基于岩体力学特性及其变形破坏准则,运用FLAC3D数值模拟分析手段对杜儿坪矿68303综采工作面开采过程中顶板应力状态、破坏形态及采动垂直应力变化幅度进行了研究,通过提取顶板拉剪破坏、塑性变形及采动垂直应力变化较大幅度等区域的数据信息,分析推定了顶板两带发育高度。数值模拟与现场测试结果对比分析表明,数值模拟应力状态、破坏形态及采动垂直应力变化幅度等特性的分析结果基本能反映顶板两带的形成机理及高度范围,表明数值模拟分析手段可以作为综采工作面两带高度研究的有效方法。     

节理岩体巷道支护作用机理的离散元模拟研究

采用离散元程序UDEC对某矿山节理岩体巷道锚喷支护效果和围岩及支护结构的作用机理进行数值分析,再现了巷道楔形块体破坏的力学过程,分步模拟了喷浆支护和锚喷支护的不同效果,并系统地研究了节理岩体巷道在喷浆支护、锚喷支护施工后围岩与支护结构的作用机理及力学状态。得出结论:即锚喷支护是解决节理岩体支护的有效手段之一,也证实了UDEC是一种很好的数值分析软件,特别适用于模拟节理岩体的变形问题研究。     

节理岩体巷道支护作用机理的离散元模拟研究

采用离散元程序UDEC对某矿山节理岩体巷道锚喷支护效果和围岩及支护结构的作用机理进行数值分析,再现了巷道楔形块体破坏的力学过程,分步模拟了喷浆支护和锚喷支护的不同效果,并系统地研究了节理岩体巷道在喷浆支护、锚喷支护施工后围岩与支护结构的作用机理及力学状态。得出结论:即锚喷支护是解决节理岩体支护的有效手段之一,也证实了UDEC是一种很好的数值分析软件,特别适用于模拟节理岩体的变形问题研究。     

平煤矿区十二矿下保护层开采底板破坏深度数值模拟研究

为了深入系统地研究复杂条件下工作面开采底板岩层破坏机理和突水条件,根据平煤矿区十二矿31040下保护层工作面的工程地质、水文地质条件及岩石物理力学测试报告,采用FLAC^3D有限差分程序,分别对不同条件下的底板扰动破坏深度及其演化规律进行了数值计算分析,得出了底板岩体扰动破坏深度计算公式,并针对十二矿31040下保护层工作面开采对底板扰动破坏深度发育形态影响进行分析研究,验证拟合公式的科学实用性,可为今后平煤矿区带压安全开采提供技术支持和指导。     

三岔河矿区矿体岩石物理力学试验研究

通过对三岔河矿区岩体进行试验研究,得出了该矿区具有代表性岩石的密度、单轴抗拉强度、单轴抗压强度、剪切强度、内摩擦角、粘聚力、弹性模量和泊松比等岩石的物理力学性质;并通过对岩石物理力学参数进行工程处理,得到了符合工程实际的岩体力学参数,为开采设计、物理模拟、数值模拟和实际生产提供了科学依据。     

锚索支护前对红透山铜矿深部斜坡道围岩发生层裂破坏数值分析

围绕红透山矿红透山矿深部-707m水平13#采场斜坡道围岩层裂破坏,通过现场工程地质调查、岩石力学实验、围岩应力分析,对13#采场斜坡道的围岩质量进行分析及岩体力学参数估算;在此基础上,应用FLAC3D分析回采对斜坡道围岩层裂破坏影响,开采矿体围岩在切向应力作用下,岩体微裂纹沿切向应力方向扩展、贯通,形成平行于开挖边界的宏观裂缝;数值分析采动过程斜坡道围岩层裂发生力学机制及其围岩应力场变化规律,数值模拟结果表明,深部斜坡道围岩高应力、采动应力以及爆破震动共同作用造成岩体产生层裂破坏。     

红透山铜矿深部斜坡道围岩发生层裂破坏数值分析

本文围绕红透山矿红透山矿深部-707m水平13#采场斜坡道围岩层裂破坏,通过现场工程地质调查、岩石力学实验、围岩应力分析,对13#采场斜坡道的围岩质量进行分析及岩体力学参数估算;在此基础上,应用FLAC3D分析回采对斜坡道围岩层裂破坏影响,开采矿体围岩在切向应力作用下,岩体微裂纹沿切向应力方向扩展、贯通,形成平行于开挖边界的宏观裂缝;数值分析采动过程斜坡道围岩层裂发生力学机制及其围岩应力场变化规律,数值模拟结果表明,深部斜坡道围岩高应力、采动应力以及爆破震动共同作用造成岩体产生层裂破坏。     

薄基岩近距离煤层开采"水-岩"致灾演变模型及规律研究

为研究薄基岩近距离煤层开采的"水-岩"致灾演变规律,建立了薄基岩覆岩裂隙扩展渐变破坏模型并分析了岩石的3种破坏模式,从平面及空间角度揭示采动覆岩岩体裂隙扩展过程中的渐变失稳破坏发育特征;构建覆岩岩体破坏致灾演变力学模型,从力学角度上解释覆岩破断致含水层突水致灾过程。结合工程实例,采用UDEC及FEFLOW数值模拟软件分别建立数值模型,模拟分析近距离煤层回采覆岩失稳破坏特征及地下水体运移渗流特征,揭示采动条件下地下水体运移致灾演变规律。研究结果表明:开采活动破坏了地下水体原有的渗流规律,近距离煤层的重复采动极大地增加了覆岩岩体内裂隙密度及宽度,裂隙带内的渗透性增加,覆岩裂隙是水的渗流、运移的主要通道,导水通道的拓宽从而导致突水致灾危险性增加。     

中深部煤层开采条件下氡气探测应用初步探索

在地下煤炭资源开采过程中,采动岩体失稳破坏往往会造成严重的工程问题,因此掌握岩石破坏失稳机理及其临界信息特征已成为岩石力学领域的一个重要研究方向。以邯郸矿区亨健煤矿2507工作面采矿地质条件为基础,对中深部煤层开采条件下的氡气浓度变化与地表采动裂缝发育状况之间的相关性进行了初步探索。现场探测试验结果表明,根据氡气测量数据判断2507工作面初次来压步距为45 m左右,周期来压平均步距为15 m左右,与井下工作面矿压观测结果基本吻合,与工作面地表的变形裂缝形成一一对应关系,进一步证明了氡气探测在中深部煤层开采条件下应用的可行性。在此基础上,提出了氡气异常系数(k)的概念,确定了预测2507工作面覆岩层中基本顶发生破断的临界氡气异常系数值k≥15%。最后,从综合探测方法、氡气析出影响因素、裂隙岩体中氡气运移机理及氡气探测误差平差等方面指出了后续研究的方向。     

基于块体理论岩体失稳及数值模拟分析

以某地下开采矿山为背景,结合现场工程地质情况,分析了开采区域的岩体结构特征及其岩石物理力学特性,基于块体理论,利用FLAC3D数值模拟方法,建立了充分反映现场实际开采现状的力学模型,研究了开挖过程中围岩的力学效应,为开挖过程中的围岩稳定性分析提供一定的理论依据。     

水厂铁矿边坡开挖FLAC3D数值模拟与分析

本文在地质环境资料调研、岩石力学试验和地应力测量等工作的基础上,以Mohr-Coulomb屈服准则为力学模型,采用FLAC3D三维有限差分方法,对首钢水厂铁矿Ⅳ工程地质区开挖过程中边坡岩体应力场、位移场、破坏场进行了数值模拟计算,并对模拟结果进行了系统分析,以指导矿山安全开采。     

岩体力学参数确定的GA-FLAC~(3D)位移反演方法

在矿产资源开采、采矿设计及施工、地下结构物稳定性预测等岩土工程领域中,初步的也是重要的研究课题之一是确定岩体力学参数。经过综合分析多种岩体力学性质反演法,提出了一种智能位移反演方法。首先,在工程经验和GSI体系的基础上选定待反演的岩体力学参数的数值范围,通过巷道现场位移量测获得拱顶下沉和水平收敛位移。然后,运用遗传算法(GA)与FLAC3D数值模拟软件相结合,进行位移反演,确定比较正确的岩体力学参数。根据上述方法采用VC++高级程序语言开发了将遗传算法与FLAC3D软件相结合的位移反演系统,以某铅锌矿体和上下盘岩体为例,进行了矿岩体力学参数反演。进行与其他反演法的对比分析,证明了该方法的正确性和实用性。     

马城矿多中段叠加开采对上覆岩体移动与变形的影响

地下矿产开采过程中诱发的上部岩体移动将严重影响生产安全,主要原因是大规模的地下开采引起围岩移动,破坏了围岩原有的力学平衡状态,造成应力重分布,岩石移动逐渐波及到地表,引起了地表变形。为了研究多中段叠加开采对上覆岩体移动与变形的影响,以马城矿工程为例,运用MIDAS,FLAC3D等数值模拟方法模拟不同开采中段条件下地表移动与变形特点,得出各阶段沉降与水平位移值,计算相应变形值,简要介绍了地下开采引起的地表移动变形5项指标对地表建筑物的影响。研究表明:最终地表移动变形是多次重复开采扰动的叠加作用,并根据国家标准界定出移动角,从而为同类矿山的开采设计提供了科学依据。