煤体失稳的数值模拟分析

本文用计算煤体的屈曲模态研究了开滦赵各庄矿的煤体失稳现象，该失稳模型考虑了煤体的几何非线性和弹塑性两个方面，本模型的有限元模拟结果与现场观察相一致。     

煤体失稳的数值模拟分析

用计算煤体的屈曲模态研究了开滦赵各庄矿的煤体失稳现象。该失稳模型考虑了煤体的几何非线性和弹塑性两个方面。本模型的有限元模拟结果与现场观察相一致。     

承压水底板失稳过程的数值模拟

利用自行开发的岩层破断过程分析系统 ,对承压水底板的失稳过程进行了数值模拟。根据模拟结果 ,分析了承压水底板失稳的机理 ,对承压水底板的突水部位进行了预测。通过与理论分析方法和实验的对比 ,说明了岩层破断过程分析系统可以作为一种新的数值模拟方法研究承压水底板突水问题     

坚硬煤体爆生裂纹的数值模拟及分析

根据安泰煤矿三采区坚硬煤体的动态力学特性及相关爆破参数,利用LS-DYNA有限元程序模拟了单孔柱状装药爆破过程,分析了爆破应力波对煤体力学性质的影响及爆破裂纹的扩展过程,得到了坚硬煤体粉碎区和裂隙区的范围及形成时间。研究结果表明,坚硬煤体爆破粉碎区半径为装药半径的3.8倍,裂隙区半径为装药半径的51倍。     

顶板断裂瞬间煤体稳定性的动力学分析及数值模拟

为了研究顶板突然性断裂诱发煤层失稳的致灾条件,本文采用动力学方法分析了顶板断裂瞬间煤岩系统的受力状态和力学响应。首先推导了顶板断裂时惯性力、惯性力矩的计算公式,进而得到顶板断裂瞬时转动加速度与惯性力、惯性力矩的关系,利用数值模拟计算了顶板断裂前后以及不同转动角加速度条件下的煤岩体应力、变形和两帮位移。计算结果显示:当顶板断裂瞬时转动角加速度较小,即顶板断裂释放能量较小时,工作面煤壁两帮移近量随顶板瞬时转动角加速度的增大而增大;当顶板断裂瞬间转动加速度达到某临界值时,煤岩系统出现失稳分支点,具体体现为工作面处煤体的应力基本不变,煤壁顶部竖向下沉激增,煤岩系统的平衡须依靠煤壁回缩方可维持。因此顶板断裂可以诱发煤岩体系统的失稳,但并非失稳的充分条件。     

含瓦斯煤体爆破作用机理数值模拟研究

为进一步研究含瓦斯煤体爆破作用机理,利用断裂损伤力学理论分析了爆破裂纹尖端的复合应力状态,利用DYNA软件建立了煤体耦合装药结构模型和含瓦斯压力模型进行计算,结果表明:煤体中爆炸应力波按指数规律衰减,衰减系数α=(3-μ)/(1-μ);瓦斯压力的存在增大裂隙尖端的应力和应力强度因子K1,延长应力波作用时间,有利于爆破裂...     

巷道围岩动载失稳数值分析

针对应力波扰动对巷道破坏的影响,采用非连续离散元软件3DEC对应力波扰动作用下巷道围岩破坏形态受巷道埋深H、扰动应力波强度Pmax显著相关因素的影响进行了有效的数值模拟,得到了不同情况下巷道围岩破坏的形态及区域范围等特征,以及围岩响应速率、响应变形及相应能谱分析。结果表明,应力波扰动导致巷道轮廓面附近区域出现裂隙延伸及贯通继而形成宏观裂纹,并最终导致层状岩体破断垮落。     

炮孔位置对含软分层煤体爆破致裂规律的数值模拟

本文利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件模拟了九里山矿含软分层煤体的爆破致裂情况,论述了含软分层煤体的致裂、裂纹扩展及能量传播规律,并重点探讨了炮孔位置对含软分层煤体的致裂效果。结果显示:炮孔位置对含软分层煤体的致裂规律有较大影响,其在影响下部硬煤层裂隙分布的同时也对上部硬煤层及软分层裂隙情况产生影响;综合分析爆炸能量、波阻抗匹配理论及模拟结果,得出了不同软分层厚度煤体存在不同的最优炮孔致裂位置的结论,其中,当软分层厚度为50cm时,最优炮孔位置为炮孔中心距软分层上表面以上35cm处。     

岩爆及采矿诱发岩体失稳破坏过程数值模拟研究

近年来，数值计算方法引人岩层移动研究中，离散元等均取得了一定成果，但未能对覆岩移动破坏的动态全过程进行模拟研究。本文基于岩石介质的宏观非线性主要是由非均质性和各向异性造成的，应用新的数值计算方法，对来动引起岩体失稳破坏的全过程进行了数值模拟研究。     

软分层厚度对煤体爆破致裂效果的数值模拟

根据煤体爆破致裂理论,结合工程实际,建立ANSYS/LS-DYNA有限元模型,研究了软分层厚度变化对含软分层煤体的致裂规律。结果表明:软分层改变了煤体内部裂纹扩展的方式和规律,导致上部硬煤层裂隙增多,下部硬煤层裂纹数量、扩展长度及分布集中度降低;软分层厚度变化只影响下部硬煤层的裂隙分布、裂隙集中度及裂隙贯通面积,对上部硬煤层几乎没有影响;拟合出了软分层厚度与峰值压力之间的关系曲线,结合致裂理论,可以估算出含软分层煤体致裂区域,为评估含软分层煤体致裂效果及有效治理瓦斯提供参考。     

原岩应力的三维数值模拟研究

本文从《弹性力学》、《地质力学》、《有限元素法》的理论出发,针对具体矿区建立了含有向斜构造的原岩应力的计算模型并给出数值模拟结果。     

破碎岩体应力-渗流耦合模型及数值模拟研究

为了解决地下矿山岩体防渗及顶底板突水问题,设计破碎岩体应力-渗流耦合试验,分析岩体破坏特征及渗透率变化特征,并揭示应力-渗流耦合试验中岩体的致灾演变规律;结合D-P准则演化推导岩体应力-渗流耦合力学模型,从力学角度解释岩体破坏过程;推导应力-渗流耦合模型在FLAC3D中的有限差分程序,实现耦合模型的二次开发应用.研究表明:岩体的渗透率变化规律可划分为4个阶段(孔隙压密阶段、弹性变形阶段、塑性强化变形阶段及破坏后阶段),其中在塑性强化阶段渗透率产生明显提升并持续增长;增大孔隙水压,岩体泊松比上升,弹性模量下降,破坏角减小,岩体弱化效果明显,破坏形式由主剪切破坏逐渐向次生裂隙的张拉剪切破坏过渡;增大孔隙水压,模型参数F0和m分别以指数形式减小和增大,岩体峰值强度降低,高压水的存在使得岩体劣化程度增加,增大了裂隙发育程度,从而导致突水致灾危险性增加.     

深部高应力巷道岩体蠕变规律数值模拟分析

 在深部高应力环境中, 岩石具有强时间效应, 表现为明显的流变或蠕变。因此,深部巷道普遍存在难维护现象,以山西寿阳县段王矿巷道为研究对象,用FLAC3D建立三维巷道模型,进行了该区域巷道蠕变的数值模拟分析,得出了该区域巷道围岩蠕变的应力、应变、速度和塑性区的发展规律。为段王矿地区巷道支护的设计以及巷道岩体蠕变规律研究提供了参考依据。     

Prediction on rock stratum stability using numerical simulation

Numerical simulation, which is one of the important methods for tectonic simula-tion, can be successfully applied into the stability analysis of rock stratum in mining engineer-ing. With numerical simulation, the characteristics of stress-deformation field of the area stud-y can be well discovered, the stress concentration regions can be clearly located and the mechanism and effect of the stress concentration can be analyzed. The results of these stud-ies offer fundamental data for evaluation of the rock stability and prediction of the tunnel wall stability in the working area.     

大倾角综采工作面液压支架参数设计及其与围岩关系

基于云南观音山煤矿已有的煤层地质条件,确定了合理的支架高度、支护强度及合理的额定工作阻力。在顶板分类原则基础上选定支架为ZQY4400/17/36型大倾角掩护式液压支架。采用数值模拟软件FLAC3D,建立了大倾角软顶底板煤层数值模型,模拟研究了所选支架在工作面的支撑应力分布规律,分析了工作面回采时煤壁内应力分布,顶板下沉及底板鼓起情况。采用ANSYS数值模拟软件,建立了支架与围岩关系的力学模型,模拟研究了支架所受载荷情况,对支架与围岩的力学关系进行了分析。结果表明：根据实际地质情况选择的ZQY4400/17/36型大倾角掩护式液压支架使用时,顶板下沉量和底板鼓起量能满足安全开采要求,支架以前梁变形为主,支架顶梁变形较小,支架底板尖端比压满足支护要求,支架整体选择适合实际条件。     

紫金煤矿软岩条件下原岩地应力测试方法的选择

针对紫金煤矿地质条件复杂、区域构造多、水平应力较大的特点,选择钢弦式应力盒作为测定原岩应力的传感器,对该矿埋深580m的3204工作面进行了地应力测试,给出了地应力分布的大小和方向。结果表明,紫金煤矿三采区2#煤层区域的应力分布特征以水平应力为主,约为垂直主应力的1.3倍;且区域性明显,不同位置的原岩应力方向不同,差别较大。     

Rheological numerical simulation for thermo-hydro-mechanical coupling analysis for rock mass

Under the environment of seepage field, stress field and temperature field interaction and influence, the three fields will not only produce coupling effect, but also have deformation with time due to the rheological behavior of rock mass. In the paper, based on the fundamental theories of rock mass coupling theory and rheological mechanics, the rheological model for fully coupled thermo-hydro-mechanical analysis for rock mass was set up, and the corresponding constitutive relationship, the conservation equation of mass and the conservation equation of energy were given, and the finite element formulas were derived for coupling analysis of rock mass. During establishing governing equations, rock mass was assumed approximately as macro-equivalent continuum medium. The obtained rheological numerical model for fully coupled thermo-hydro-mechanical analysis can be used for analyzing and predicting the long-term stability of underground caverns and slope engineering under the condition of thermo-hydro-mechanical coupling with rheological deformation.     

金属矿山节理化岩体巷道锚杆支护加固机理模拟研究

论文通过数值模拟手段分析研究锚杆支护对金属矿山节理化岩体巷道的加固机理,研究了锚杆支护前后岩体结构应力场和位移场的变化规律,从而判断锚杆的加固效果。模拟结果表明:锚杆加固支护极大增强了节理巷道围岩自身的承载能力,改善了巷道围岩的受力情况,限制了巷道岩体围岩的变形量,为锚杆支护在节理岩体中的应用提供了理论支持。     

基于LS-DYNA与PFC联合的岩体爆破数值模拟方法分析

岩体爆破过程中,爆炸应力波的加载率大,而爆生气体的加载率小,导致在炸药爆炸过程中爆炸应力波和爆生气体的作用时间存在明显不同.依据这一认识将岩体爆破过程分为2个阶段,即"动压作用"阶段和"准静压作用"阶段.基于LS-DYNA和PFC程序,建立了改进的岩体爆破离散元模拟方法.采用PFC程序建立岩体模型,实现岩体破裂、抛掷的...     

完整及含裂隙岩石试件单轴压缩过程数值模拟

采用FLAC3D数值模拟程序对完整岩石试件及含有单一裂隙岩石试件在单轴压缩下的破坏过程进行数值模拟。结果揭示了完整岩石试件和含裂隙岩石试件破裂过程的发展规律,即岩石试件破坏一般分为3个阶段:压密阶段、微裂纹萌生阶段和扩展以及断裂破坏阶段。不同的是随着加载的进行,完整岩石试件的破坏过程首先出现一个应力集中区,最终形成一个倾斜的应力面,导致试件最后形成一个倾斜的破坏面;而含有裂隙的岩石试件的破坏过程是首先在裂隙的两端出现应力集中区,随后在裂隙的尖端产生裂纹并沿垂直裂隙方向发展贯通整个岩石试件。