千米凿井工作面注浆堵水三维数值模拟研究

针对安居煤矿井筒工作面涌水量大的问题,采用ABAQUS软件建立工作面注浆三维数值模型,利用有限元计算对注浆前后的孔隙水压力、孔隙水渗流速度以及井筒涌水量进行研究分析,结果表明,工作面注浆有效地封堵了破碎围岩中的孔隙,从而封堵了水力通道,降低了围岩的渗透能力,使围岩孔隙水压力基本保持原有的状态,减小了对围岩初始状态扰动,对井壁受力及地层稳定具有积极作用.     

某矿充填采矿过程数值模拟分析

应用三维有限单元法对鹤庆锰业集团公司小天井矿区上进路分层干式充填采矿过程进行了不同开挖方案的模拟分析,所优选的开挖方案对矿山安全生产起到较大作用,模拟结果与生产实际基本一致。     

膏体充填管道输送数值模拟与分析

首先介绍了膏体充填技术的基本情况,接着提出了FLOTRAN CFD（计算流体动力学）的基本分析过程,在建立管道几何模型和提出膏体充填管道输送的基本假设的基础上,运用ANSYS软件中的FLOTRAN CFD模块进行模拟分析.通过改变荷载或参数,对FLOTRAN CFD进行重启动,得出一系列结果,符合科学基本规律,说明了该方法的科学性和有效性.     

充填支架与顶板的相互作用关系数值模拟研究

为分析膏体充填开采充填支架与顶板的相关作用关系,确定支架参数和顶板受力的情况,采用数值模拟方法,研究了不同支护强度下充填支架对工作面顶板的下沉、离层、应力分布等影响。结果表明,充填工作面围岩破坏范围较小,充填支架对顶板下沉、离层和应力分布影响较小,顶板最大垂直应力大致为支撑强度的2倍。     

掘进工作面预注浆堵水技术的数值模拟

针对朱村煤矿运输大巷在延伸过程中遇到前方底板有较大突水采用预注浆堵水技术的问题,采用FLAC3D数值模拟软件对巷道掘进过程中围岩力学性质、孔隙水压力及涌水量变化进行了分析研究.结果表明,掘进工作面预注浆堵水技术能够显著改善围岩抵抗变形的能力,降低孔隙水的渗流速度,提高围岩的抗渗能力,大幅度地减少巷道涌水量.     

裂隙水作用下巷道围岩体温度场的数值模拟

基于等效连续介质渗流模型及多孔介质多场耦合理论,建立裂隙水作用下的巷道围岩体温度场计算的物理模型,建立裂隙水渗流场、裂隙水温度场、岩体温度场耦合控制方程,辅以边界条件参数,以FLUENT软件进行数值模拟,研究了裂隙水渗流作用下的矿井巷道围岩体温度场分布.结果表明,裂隙水的迁移伴随着热量的交换,裂隙水的作用改变了巷道围岩体的温度场分布;定量分析了裂隙水渗流速度对两者温度场分布的影响,在裂隙水流动方向上,渗流速度愈小,则裂隙水流温升愈大,围岩温度温升愈大;当裂隙水渗流速度大于2×10-8m/s时,其变化对巷道围岩体温度场分布有着显著的影响;但渗流速度小于2×10-8m/s时,影响是微小的.     

采空区漏风流场的Fluent数值模拟

通过对采空区多孔介质的渗透特性的理论分析和试验测定,对采空区孔隙结构及渗透系数分布情况进行了深入的研究,建立采空区渗流数学模型,采用Fluent软件对采空区漏风流场进行数值模拟,揭示了采空区漏风流速、压力的分布规律,为今后定性定量分析采空区瓦斯涌出及浓度分布提供数学分析依据。     

尾矿库坝体三维渗流场的数值模拟与试验分析

本文以云南某尾矿库工程为研究背景,针对尾矿坝稳定性日渐变差等问题,采用三维数值模拟、堆坝模型试验的浸润线分析结果和室内渗透系数试验等方法,根据室内土工实验的尾矿体渗透系数实验结果,参考国内外尾矿坝渗流计算的渗透系数经验值,考虑到尾矿坝中尾矿体的各向异性问题,选取合理的计算参数,分析尾矿库在不同工况下尾矿坝浸润线的埋深与变化规律,研究表明：试验结果与三维数值模拟计算结果较吻合,能够反映真实情况。     

采场围岩流固耦合数值模拟与充填采矿参数优化

司家营铁矿属于水文地质条件复杂类型,为确保采矿安全和矿区水文环境,采用充填采矿法采矿,建设规模为年产铁矿石2 000万t。矿山南区地表赋存丰富第四系含水层,采用渗流-应力耦合数值正交试验,建立了南区开采的优化设计模型。通过数值模拟和优化分析,揭示地下开采对地表岩移和渗流场的影响规律。对于南区充填法采矿,采用所获得的采场结构参数和充填体强度,可以控制地面变形在允许的范围内,潜在大量涌水主要发生在-450 m段和-350 m段,必须采取安全防范措施,避免采场突水灾害。     

多孔介质渗流场数值模拟分析

通过比较渗流场与温度场的相似性,论证了利用温度场模拟渗流场的可行性。对于给定的有限元计算模型,利用ANSYS中的APDL参数化语言完成对材料参数与属性的赋值。模拟出渗流场的渗透压及渗流速度的断面分布,根据模拟出的断面流量,计算出等效渗透率,并得出等效渗透率与孔隙率之间的关系。     

某尾矿库渗流计算数值模拟

根据尾矿库的具体工程地质条件,采用渗流分析软件对尾矿库进行渗流数值模拟计算.考虑尾矿库渗透水在尾矿堆积体内流动时做低雷诺数的层流运动,以线性达西定律为基础,模拟不同坝高在正常运行工况和洪水运行工况下的渗流数值计算.结果表明:在冲沟的位置有较大的速度矢量,对流沙的裹挟会使局部危害加剧;库内水位向下游尾矿堆积坝体的渗透过程中,总水头最大,浸润线在坝顶部逸出可能性最大,最容易发生渗流破坏.     

人员对巷道风速测量影响的数值模拟分析

为探究造成矿井风速测量读数振荡的原因,更准确地选择测量位置与测量方法,利用数值模拟的手段,根据现场实际,选取了测风点之前有行人干扰的5个情况,对在其影响下的风流速度场进行数值模拟。揭示了不同干扰情况下的巷道风流速度分布特征,分析了人的阻碍对风速测量的影响范围。其中,当单人站在巷道侧时,身后迎风向左侧的振荡区域充分发展,在其后20 m处测点的风速差依然有0.76 m/s;情况5为3个人在其身后形成的振荡区域互相影响抵消,在其后20 m处的速度差只有0.04 m/s。结果表明：由于人的存在,在人后方会形成风流的速度振荡区域,其正后方速度减小,两侧速度增大,若振荡充分发展则其衰减较慢。模拟结果对井下风速测量有一定的实际应用与参考价值。     

掘进面水力冲孔有效半径数值模拟研究

针对掘进面水力冲孔局部消突时钻孔有效半径和影响范围的不确定,以流体力学为理论基础,以现场实际地质条件和基础参数为依据,运用ANSYS fluent软件分别对其单孔和多孔条件下水力冲孔有效半径进行模拟研究,通过观察钻孔周围瓦斯浓度、孔洞口压力和速度对冲孔有效半径进行分析。研究结果表明:单孔条件下,水力冲孔有效影响半径为2~4m,单孔出煤量为1t/m比较合适;多孔条件下,水力冲孔有效影ff响半径为4~6m。在出煤量为1t/m情况下,孔间距为11.4m时,有效影响半径比单孔有效影响半径提高了78.1%;为了避免出现瓦斯空白带,布孔间距为8.06m。其结果为后期冲孔时钻孔布置提供了一定的参考。     

定向卸压爆破试验研究与数值计算

对定向卸压爆破进行了砂浆爆破模型试验,对护壁面、临空面、底部3个方向进行了超动态应变测试,并通过ANSYS/LS-DYNA有限元软件对该试验进行3维数值计算,对距离炸药相同距离的临空面、护壁面、底部3个方向岩体内压力值与试验结果进行了对比,分析了压力的分布规律,明确了护壁材料与底部间隔空气柱对炮孔的卸压作用。结果表明炮孔临空面一侧出现了明显的应力集中现象,距炸药中心相同距离,护壁面比临空面的压力平均降低率达到了26%,PVCU隔振材料起到了很好的定向保护作用。炮孔底部空气柱对炮孔压力影响明显,具有较强的卸压功能,数值模拟结果与模型试验结果有很好的一致性。     

老虎台矿巷道断层冲击地压数值模拟研究

结合抚顺老虎台煤矿的实际,对深埋巷道断层冲击地压进行了数值模拟研究。模拟结果表明,深开采活动越接近断层,断层处集中的应力就越大,随着应力不断积累,当达到煤体极限强度时,就会通过喷射等方式释放其积累的弹性能,从而诱发断层冲击地压。通过对老虎台矿断层冲击地压的机理和特点的研究,提出了断层冲击地压的预防措施。     

钻孔卸压开采的数值模拟

应用在巷道两帮打钻孔的方法,对程潮铁矿东西区结合部高应力区进行卸压开采分析,根据卸压机理结合工程实例对其进行数值模拟,分析在打卸压孔前后东西区结合部的应力分布特征。模拟结果表明,钻孔卸压开采有效地利用了卸压孔对巷道周围岩体的切割,使巷道围岩的集中应力向卸压工程转移,同时利用卸压孔的空间收缩来释放周围岩体的压力,最后达到减少巷道围岩受力和变形的卸压效果。     

无风墙机站的有效风压测试及数值模拟

在深入分析无风墙机站通风实践的基础上,为解决有效风压计算中出现的误差和反风的问题,采用相似模拟实验和数值模拟的方法,对无风墙机站有效风压的计算公式做进一步的修正,并确定了反风的临界条件。研究结果表明:相似模拟实验和数值模拟可以准确描述无风墙机站通风系统中巷道风流的流动状态和风压分布,为提高无风墙机站的有效风压提供了数据和理论支撑,对于矿井的无风墙通风系统的选择和结构设计具有重要的理论指导作用。     

金属矿山尾矿坝渗流场模拟及稳定性数值分析

在介绍金属矿山尾矿坝稳定性分析一般流程的基础上,选择灵宝市阳平镇金矿尾矿坝为工程实例,应用GEO-Studio软件中的渗流分析模块SEEP/W,模拟在初期坝透水与不透水的情况下,干滩面长度分别为30,50,100 m时尾矿坝的渗流场变化规律。应用GEO-Studio软件中的稳定性分析模块SLOPE/W,计算相应工况下尾矿坝的最危险滑动面与稳定性系数。结果表明,在初期坝不透水时坝体浸润线与尾矿坝坡面相交,地下水从坡面往外渗流;在初期坝透水的情况下,坝体浸润线均未超过初期坝,与尾矿坝坡面亦不相交,则地下水不会从坡面往外渗出。在各种工况下,稳定性系数均大于规范中的安全系数,且在初期坝透水的情况下,其稳定性系数均大于其不透水的情况。这也说明该尾矿坝稳定性较好,若初期坝的透水性好,则对整个尾矿坝的稳定是有利的。     

三维数值模拟在矿山地压灾害评价中的应用

运用三维有限差分方法分析矿山深部开拓力学过程,对比了矿山开采历史和进行技术改造后围岩的应力、位移和破坏情况,预测了矿山深部开拓形成后可能出现的地压灾害风险及其发生位置,提出了可行的技术措施。     

断层条件下开采时矿压显现规律的数值模拟

为了弄清朱集东矿1111(1)综采作业面在断层条件下推进过程中的矿压显现规律,采用RFPA2D-Strata软件,对比模拟分析了工作面从断层上盘、下盘向前推进过程中断层对工作面支承压力的影响。结果表明：在断层条件下,无论从上盘还是下盘开采,工作面离断层较近时,工作面前方都会产生较高的应力峰值,形成冲击危险;相较于在上盘断层开采,工作面位于下盘断层时产生的应力集中系数更高,冲击危险性也更高。