昭通铅锌矿采空区稳定性FLAC3D数值模拟研究

昭通铅锌矿古采空区达60多万m3,空区形态复杂.由于古采空区未得到处理且矿区民采泛滥,矿区主矿体I号矿带空区多次发生垮塌,并引发地表塌陷、山体开裂和井下采场垮塌等现象.采用FLAC如快速拉格朗日差分分析方法对采空区稳定性进行了数值模拟,数值模拟结果表明,采空区顶板发生向下位移,围岩位移剧烈,引起地表变形大;采空区顶板处出现明显的竖直应力集中和水平应立集中,采空区周围塑性区延伸至地表.     

FLAC3D数值模拟技术在瓦斯治理中的应用

利用FLAC3D数值模拟技术对平沟煤矿1606综采工作面运输顺槽煤壁前方卸压带、集中应力带应力分布及变形情况进行了分析,并绘制出了垂直方向上的应力云图和位移云图。通过数值模拟发现了煤壁前方应力变化情况及变形规律,找出了在卸压带煤层透气性增大的原因,为倾向顺层瓦斯抽放钻孔孔深的确定提供了科学依据。     

FLAC3D中锚杆支护的数值模拟研究综述

锚杆是目前煤矿、岩土等支护工程中常用的材料,在FLAC~(3D)中可进行锚杆支护的多角度数值模拟研究,文章对FLAC~(3D)锚杆支护的数值模拟研究进行总结和展望。分析表明:目前FLAC~(3D)中建立锚杆模型以Cable、Pile两结构单元较多,可采用Beam、Liner等构建金属钢、托盘、锚喷层等支护要素。FLAC~(3D)一般作为验证性手段,对实验、实践内容进行证明。重点总结了锚杆及支护构件、预应力锚杆、煤矿巷道支护、岩土工程支护、特殊锚杆的实现等研究进展。当前的研究应用中,存在复杂工程问题的动态还原能力相对较弱、时空与时步不对应、研究细节缺失及二次开发的非公开性、对理论研究的支撑作用相对薄弱等问题。未来,FLAC~(3D)依然作为重要的模拟手段应用于新型支护理论和支护技术的验证,并可在跨平台建模及跨平台研究、精细化建模与多因素耦合研究等方面取得新的突破。     

邻近隧洞爆破的FLAC3D模拟

运用FLAC3D计算软件,对既有隧洞受邻近隧洞爆破震动的影响进行了模拟,得出在爆破地震波作用下,隧洞周边围岩应力、位移的分布情况和峰值振动速度的分布情况.     

FLAC3D数值模拟技术在瓦斯抽放中的应用

利用FLAC3D数值模拟技术,分析了平沟煤矿0908综采工作面煤壁前方卸压带、集中应力带发生的应力、应变及位移等,发现了顶板初次来压时煤壁前方应力变化情况及变形规律,找出了在卸压带煤层透气性增大的原因,为卸压带瓦斯抽放提供了科学的依据。     

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。     

基于FLAC3D的基坑开挖与支护分析

基坑工程必须以支护结构和周围环境安全为前提,以北京某中心基坑工程为案例,采用数值方法分析坑周土体及支护结构受力变形情况.监测数据证明采用FLAC3D使基坑工程可视化切实可行;基坑阴角与阳角位置有较为明显的空间效应,影响其周边土体变形;基坑周边土体的沉降、水平变形均随深度的增加而减小.利用数值方法分析可预测岩土工程、采矿工程等领域问题,用以优化施工方案,形成信息化施工.     

区段煤柱留设合理宽度FLAC3D数值模拟研究

本文以河北某矿6#煤实际开采情况为背景,通过采用FLAC~(3D)数值模拟方法对留设不同宽度区段煤柱时,煤柱内应力和位移分布、煤柱宽度与巷道围岩稳定性进行了分析,得出了工作面间需留设合理煤柱宽度范围,在此基础上,结合矿井实际情况,确定采用留设6m区段煤柱方案,并进行了工业性试验。通过观测发现随着工作面的不断回采,巷道围岩先后经历无采动影响阶段、采动影响阶段以及采动影响剧烈三个阶段,巷道围岩处于可控范围之内,满足生产要求,这与按经验需留设15m区段煤柱相比,减少了煤炭损失,提高了采出率,同时本文的研究对类似条件下区段护巷煤柱的留设具有指导和借鉴意义。     

基于FLAC3D软件的极端恶劣环境下边坡稳定性分析

为了评价某西藏露天矿边坡在极端恶劣条件下的稳定性,以矿区边坡A-A剖面为典型研究对象,通过岩土力学室内试验和经验类比法确定岩体力学参数,采用ANSYS软件建立矿区边坡A-A剖面的计算模型,然后加载积雪和地震荷载,运用FLAC3D软件分析边坡的位移、剪应变增量和塑性区大小。结果表明：在开采过程中碎石土区域最大累计位移约为84.6 mm,岩质台阶面部位剪应变增量很小,为0.001以下,碎石土台阶边坡局部区域最大剪应变增量小于0.009 36,岩质台阶面部位以及碎石土边坡区域无塑性区,整体边坡以及局部碎石土区域台阶边坡稳定;在积雪和地震工况作用下,最大累计位移约为366.8 mm,岩质台阶面部位剪应变增量很小,为0.01以下,碎石土台阶边坡局部区域最大剪应变增量小于0.082,岩质台阶面部位有少量塑性区,碎石土边坡区域出现了较大的塑性区,其稳定性有所降低,但整体边坡仍能保持稳定。     

FLAC3D用于充填模拟分界面力学特性研究

充填金属矿山采空区时,充填体与围岩在接触面上会发生滑动和分离。本文利用FLAC3D的分界面(interface)模拟接触弱面,收到良好效果,并通过试验对比,确定了合理的分界面强度参数。结果表明,在充填区域的顶部和四周同时设置分界面,可得到理想的模拟效果。分界面的刚度很重要,内聚力和内摩擦角对结果的影响很小。     

基于FLAG3D的深部巷道围岩变形数值模拟

应用FLAC3D对东荣二矿深部巷道围岩变形进行数值模拟,在一定程度上起到理论指导作用,从分析结果可以看出喷锚注支护可以有效地控制围岩变形,改善巷道围岩应力分布,减小巷道位移量,提高围岩强度和自承能力,支护结构长期稳定,能够很好地解决深部破碎巷道围岩变形控制问题.     

基于FLAC3D和SURFER的矸石充填开采沉陷数值模拟

应用FLAC3D,SURFER8对矸石充填开采后的地表移动情况进行了预计,通过与概率积分法的预计结果进行对比,发现使用FLAC3D进行模拟与概率积分法结果比较接近。但是前者是以实际钻取煤岩物理力学参数为计算依据,避免了使用概率积分法预计时需要进行确定繁杂的参数(如等价采厚、主要影响角等)的问题,为矸石充填开采沉陷预计及工程决策探求了一种高效简捷的方法。     

应用FLAC3D研究地下开采对围岩的影响范围

利用FLAC3D软件研究地下开采对围岩的影响范围.结果表明,地下工程的开挖对围岩造成的影响.在空区的上部、下部及四周,影响范围均大致为3倍采空区尺寸,远大于该尺寸即可近似视为无限边界.     

基于MATLAB和FLAC3D的开采沉陷仿真教学实验系统研发

矿山开采岩层移动与地表沉陷机理及规律是《矿山开采沉陷学》的核心基础理论,其相关教学内容复杂且抽象,是课程教学的重点和难点。针对常规教学方法课堂效果差,且现有开采沉陷计算机仿真教学 存在诸多不足,综合矿山开采沉陷原理与方法、现有矿山开采沉陷研究热点问题以及前沿仿真教学设计方法,利用MATLAB和FLAC3D平台研发了矿山开采沉陷仿真教学实验系统。系统主要包括两个模块：①基于MATLAB 和FLAC3D耦合的岩层移动机理仿真模块。该模块针对矿山开采岩层移动相关教学内容,通过对MATLAB数值计算与表达功能和FLAC3D数值模拟功能的互补耦合,实现了对岩层移动机理和岩层移动规律的仿真。②基于 MATLAB GUI的地表沉陷规律仿真模块。该模块针对矿山开采地表沉陷相关教学内容,基于MATLAB GUI开发了开采沉陷预计原理仿真、智能参数反演原理仿真和开采沉陷规律仿真3个地表沉陷规律仿真子模块,实现了对 地表沉陷时空演化规律的仿真。所开发的系统界面友好,操作简捷,通过人机交互界面与系统进行交流,可以让学生充分理解并掌握岩移机理和规律、开采沉陷原理,以及开展相关预计参数求解等创新性实验,从而 有效提高教学质量和效果。教学实践表明：所构建的教学实验系统可以极大地提高学生的理解能力,培养学生的创新精神和学习兴趣,可有效解决《矿山开采沉陷学》教学的瓶颈问题。     

基于FLAC~(3D)的煤矿开采沉陷预计及与概率积分法的对比分析

经典概率积分法作为常用沉陷预计方法自有其优越性,但其不能表现地层内部的岩体的移动变形情况,且关键参数必须由实地观测方可确定,这给开采沉陷预计工作造成了一定的难度。文章通过对数值模拟法进行研究,同时与概率积分法进行对比,得出两者处理开采沉陷预计工作中的优劣。研究表明:无需确定复杂参数的数值模拟法不仅能有效的表现地表的移动变形情况,更能表现岩体内部的移动变形情况。     

FLAC3D在巷道支护中的模拟分析

FLAC3D以有限差分法为理论基础,其内置的Mohr-Coulomb模型以弹性增量法则、Mohr-Coulomb屈服条件和塑性修正为理论背景,通过计算机实现对材料力学特性的模拟.其适合于巷道支护模拟分析.利用FISH语言动态模拟巷道掘进过程,数值分析巷道支护效果.     

复杂地质体FLAC3D模型快速生成

直接利用FLAC3D软件建立复杂三维地质模型比较困难,而使用AutoCAD软件可以建立复杂三维模型,且方便、快捷和精确.将AutocAD软件建立的复杂三维模型导入到ANSYS软件中,使用ANSYS软件对模型进行网格划分,使用ANSYS软件与FLAC3D软件的接口程序,将ANSYS软件已经划分过网格的三维模型的单元数据转换为FLAC3D单元的数据,在FLAC3D软件中导入三维模型,从而实现在FLAC3D软件中快速建立复杂三维地质模型.这为利用FLAC3D软件对复杂三维地质模型进行分析提供了一种便利的手段.该方法借助于AutoCAD软件的优点,使得在FLAC3D中精确快速建立复杂地质体三维模型更快捷.用此法建立贵州瓮福磷矿的某一复杂三维边坡FLAC3D模型,对该模型进行了稳定性分析.经分析该边坡的安全系数为3.03,边坡处于稳定状态.借助于该法可使利用FLAC3D进行复杂三维模型的分析更快捷.     

磷矿地下开采地压规律的FLAC3D数值模拟

以云南磷化集团有限公司晋宁磷矿2号坑口北采区深部矿体为工程背景,通过FLAC3D数值计算工具,对不同矿体厚度下深部磷矿体地下开采过程中采场、围岩的稳定性及地压活动规律进行研究。数值计算结果表明：①矿体采出后,采空区上覆岩体的自重力向周边新的支承矿壁点转移,在采空区上方形成卸压带;同时在其前方与后方两侧矿壁附近形成支承压力增压带。随着采场向前推进,超前支承压力随之前移,采场覆岩受采动影响的范围也在不断扩大。②倾斜条件下,矿体开挖后所形成的采空区上部覆岩与下部覆岩应力状态是非均匀、非对称的,整体上采场上部矿压显现程度比下部明显。③随着开采矿层厚度的增加,矿体开挖形成采矿区后,采场覆岩受采动影响的范围更大,而矿压显现的程度则减弱。采空区前方支承压力区域最大应力集中系数减小,塑性区范围增大。