铜山铜矿原岩应力场应力边界法拟合研究

基于铜山铜矿地质、地形条件,建立了矿区三维有限元计算模型,借助FLAC3D软件和地应力实测资料,基于应力边界法对铜山铜矿三维初始地应力场进行了拟合,得到的地应力场模拟值与实测值相近,实测点处最大主应力、最小主应力、中间主应力与实测值分别相差0.90,.3,0.2 MPa。分析得知,铜山铜矿原岩应力属构造应力场型。     

基于FLAC~(3D)的不同埋深地应力场分布特征的研究

针对含断层的岩层,选取10个不同埋深的地层进行相应的计算及分析,通过对FLAC3D计算模型施加自重力和在模型边界施加切向和法向力的方法,来模拟岩体在自重和缺陷结构相互作用下产生的区域内地应力,得到埋深是决定区域内垂直应力的主控因素,并分析了断层构造及埋深对地层主应力的影响。     

基于FLAC3D数值模拟采场顶板变形和应力分布

矾山磷矿西采区矿体赋存于承压水下,为防止承压水沿开采裂隙灌入井下,现场采用点柱上向水平分层充填法采矿,通过FLAC3D数值模拟软件,对采场的顶板变形和应力分布进行分析,确保了采场安全开采。     

采用位移边界条件拟合初始地应力场的研究

在岩土工程初始地应力场的拟合研究中,一般根据地应力场分布的规律,在研究对象的边界上假定初始地应力场的分布模式,通过数值计算方法,利用拟合或者回归的方法逼近地应力实测值。将计算模型边界上位移看成为基本位移模式的组合,在计算模型的边界上施加位移边界条件模拟构造运动,基于地应力实测结果,拟合区域的初始地应力场。计算实例表明,该方法拟合得到的地应力结果比较准确,方法是可行的。     

等应力轴比FLAC3D实现及其应用

等应力轴比指巷道周边应力均匀分布时的椭圆长短轴之比,在该轴比情况下,周边切向应力无极值,或者说周边应力均匀相等,巷道围岩的位移量按照一定的比例均匀变形。等应力轴比对地下工程的稳定是最有利的,采用有限差分软件FLAC3D对等应力轴比进行了模拟实现。在实际工程中通过实测了解地应力的关系,运用等应力轴效应进行分析对于如何设计和维护巷道具有启发意义。     

三维初始应力场在FLAC~(3D)中的反演与重构实现

为弥补地应力测量不能详尽反映区域地应力场规律的缺陷,基于套孔应力解除法实测地应力资料,提出了改进的多元线性回归理论,对地下岩土工程初始应力场进行了反演分析,探究了利用FLAC~(3D)应力边界组合来重构初始应力场的方法,结合龙门山矿区地应力测量工程实例,建立了三维实体矿岩模型,给出了该区域初始应力场反演的实现步骤。研究结果表明,改进的多元线性回归理论能合理契合实测地应力场,采用应力边界组合重构初始应力场的方法可行。     

基于FLAC3D的钻孔扩孔前后应力分布特征研究

煤层的钻孔成孔技术一直是煤矿瓦斯抽采的重要内容。本文以新景矿井下钻孔为研究对象,利用FLAC3D技术模拟分析钻孔扩孔前后钻孔周边的应力分布特征,分析了顺层钻孔和穿层钻孔扩孔前后应力分布的规律和钻孔有效卸压的影响范围。结果表明,随着钻孔的施工,钻孔周边应力释放形成明显的应力区,钻孔扩孔后,顺层钻孔的有效卸压范围由0.8 m扩大至4 m,穿层钻孔的有效卸压范围由0.6 m扩大至3.8 m,有效提高了煤层的抽采效果。     

基于FLAC3D和Monte Carlo 法采场稳定性分析

针对云南某矿地下矿体的采场稳定性,运用FLAC~(3D)建模并进行开挖模拟,选择标高3 556~3 571 m建立采场模型,对采场长度、宽度以及高度分别为30、14和15 m的结构参数水平进行模拟,并得出开挖区域的位移应力图和顶底板的位移监测,之后运用Monte Carlo法建立极限方程,代入Matlab进行数值模拟,得出顶底板和边帮的失效概率。采场的左边帮、右边帮的失效概率较小,而顶底板的失效概率相对较大。     

某矿山多层采空区群稳定性的FLAC3D数值分析

为评价某矿山采空区群的稳定性,应用有限元FLAC3D软件对该矿体及复杂多层采空区群三维数值模型进行了模拟分析.选取相邻空间区间顶板厚度小于30 m和顶板跨度较大的空区群作为研究对象,对多层采空区的应力分布和塑性区(结构塑性强度破坏方面)以及采空区顶板中点位移监控(变形控制方面)进行了研究,并根据研究结果对矿体所有采空区进行了稳定性分类,为后续采空区治理提供了可靠的依据.     

深部矿山无底柱分段崩落法回采进路方位角优化研究

合理布置采场进路能有效控制地压和减少进路的变形破坏,提高矿山安全生产水平和经济效益。在对金山店铁矿张福山矿区-400 m阶段进路破坏详细调查的基础上,选取即将开采的-500 m阶段代表性矿段,考虑构造应力及陡倾优势结构面影响,采用数值模拟手段研究了方位角变化时的进路稳定性规律。研究结果表明：进路方位角与最大主应力间的夹角越小,岩石剪切破坏区体积越小,岩石剪切破坏主要发生在进路顶部;进路方位角与陡倾优势结构面走向夹角越小,节理剪切破坏体积越大,节理剪切破坏主要出现在进路的斜上方或侧边且破坏区域一般垂直于节理面;陡倾优势结构面加剧进路变形,引起进路较大的拱顶和边帮位移,且边帮位移大于拱顶位移,从而引起进路断面的大偏转变形。研究结果能为同类型矿山的进路布置提供优化思路。     

基于FLAC~(3D)的深埋膨胀性黄土隧道初期支护安全稳定性分析

为分析研究深埋膨胀性黄土隧道初期支护后的安全稳定性,依托埋深约为88m的小河沟黄土隧道工程深埋段,借助FLAC~(3D)软件,对设计变更前后的隧道开挖与支护进行了数值模拟,分析了围岩应力和变形、联合支护结构的变形及前方未开挖段的土体位移情况。结果表明,深埋膨胀性黄土隧道施工中,使用管棚外插超前小导管注浆进行超前支护,配合钢拱架和锚网喷联合支护结构,能够有效地提高围岩整体强度和自稳能力,承担围岩荷载,减小土体位移,提高施工安全性。     

基于FLAC3D对某铜矿深部开采地压活动规律研究

介绍了地压活动规律对矿山深部开采的重要影响,通过应用FLAC~(3D)软件对某铜矿59#矿体开采过程中的两种工况进行数值模拟计算研究,发现59#矿体在开采至十五中段时,对围岩扰动较小,不会出现顶板大面积冒落的情况;开采对3#采空区稳定性影响最大,对2#采空区稳定性影响最小;废石充填对维护空区稳定有一定作用,但作用不大;随着59#矿体开采深度的不断增加,其对断层的影响程度也逐渐增加;废石充填对断层稳定性影响较小。从而得出随着开采深度的增加,对围岩扰动越来越大,围岩稳定性降低,顶板发生突然冒落的可能性较大,一旦顶板发生突然冒落,井下会出现较大响声和振动,但由于该铜矿采用崩落法开采,采场上部有大量冒落覆岩,顶板突然冒落不会形成冲击地压。     

基于Rhino3D NURBS的FLAC~(3D)快速建模方法在露天边坡问题中的应用

为弥补FLAC3D软件前处理功能薄弱的缺点,介绍一种基于Rhino3D NURBS的FLAC3D快速建模方法,并以黑岱沟露天矿拉斗铲作业站立台阶边坡问题为实例,通过KUBRIX插件实现了Rhino3D模型与FLAC3D软件的完美对接,结果验证了该建模方法的可行性和实用性。     

基于FLAC3D模拟的深部岩体爆破损伤规律研究

在高应力和爆炸载荷共同作用下,深部岩体的损伤和破坏将是一个复杂的动态演化过程。为了对深部岩体爆破损伤破坏的机理及影响因素进行深入细致的研究,利用FLAC3D非线性动力分析手段对不同爆炸峰值应力、不同加载速率及不同静应力对岩体爆破损伤量的影响进行研究,同时探讨了爆破损伤破坏区域随动态加载时间的扩展规律,以定性和定量的方式对爆炸后损伤区进行分析和评估。研究表明：不同峰值应力主要影响应力波上升阶段岩体损伤区域和损伤量的大小,不同的加载速率主要影响损伤区的发展速度,而不同的静应力主要影响拉伸破坏区域的最终形态及拉伸破坏量。研究为深部岩体爆破开挖设计提供一定参考。     

AutoCAD to FLAC3D模型转换方法

针对FLAC^3D前处理功能较弱的特点,提出了一种AutoCAD to FLAC^3D模型转换方法,将建模工作转移到建模能力较强的AutoCAD软件中。该方法的核心思想是将AutoCAD模型分解成长方体单元,将单元数据导入FLAC^3D中。其实现过程：在AutoCAD中设定模型分组,指定最小单元尺寸限定尺寸,将模型进行分区,区间模型各组间进行布尔运算;然后以区间尺寸大小的长方体与区间模型进行布尔运算,如果运算结果是长方体且只有1块,则结束计算并保存;如果不是,则将区间分解为8个子区间,每个子区间与区间模型再进行计算,直至区间尺寸小于最小单元限定值为止;随后提取分解形成的长方体形3dsolid对象顶点坐标值,汇总各区间分解单元、坐标存入汇总文件,提取坐标、单元及其分组等数据写入后缀为.FLAC^3D的文件中,由FLAC3D导入网格命令读取文件,完成模型转换。应用该方法可以在不简化的前提下建立复杂模型,提高模拟相似度,降低建模难度,提升建模效率,实现快速、精准建模。     

矿井深部三维地应力场测量与特征分析

针对姚桥煤矿-800m水平深部巷道破坏严重,采用岩石Kaiser效应测量方法,对该矿进行了地应力场测量。通过在定向岩心6个特殊方向取样,经声发射试验得到了各方向的单个应力,经计算得出了原岩主应力的大小及方向等参数。结果表明：-800m水平最大主应力为19．00MPa,属中高应力区,存在一定的构造应力。经-650m水平与-850m水平测量结果比较,得到了姚桥煤矿以-800m为界,上部岩层主要受构造应力控制,-800m以下以自重应力为主。     

基于FLAC~(3D)的高瓦斯矿井底抽巷布置位置优选

瓦斯抽采是煤矿常用的瓦斯治理方法,瓦斯抽采巷道的布置位置决定了瓦斯治理效果的好坏。以贵州地区米箩煤矿上煤组开采为工程背景,结合煤矿相关资料,从理论上提出了适合该煤矿的两种瓦斯抽采巷道布置方案。采用FLAC3D数值模拟软件,从围岩垂直应力和塑性破坏区两个方面对两种方案进行优选分析,得出米箩煤矿在10号煤层底板10m靠近回风巷侧20m处布置瓦斯抽采巷道最为合适。该优选方案用于米箩煤矿工程实践,经检验该方案瓦斯治理效果较好。     

基于FLAC3D的采矿方法优选及采场结构参数优化

为保证贵州簸箕田金矿复杂矿床安全、高效开采,利用FLAC3D数值模拟软件分别对3种采矿法(上向进路充填采矿法、上向水平分层充填采矿法、下向分层充填采矿法)不同采场结构参数进行了数字模拟分析。结果表明,采场高度3 m、宽度6 m的上向进路充填采矿法最优,更符合矿山开采安全、稳定、经济要求。研究成果对类似复杂矿山开采具有指导意义。