开采参数对围岩应力分布影响的数值模拟分析

通过对影响围岩应力分布的几种开采参数(采宽、采深和采高)的数值模拟,得出了各种开采参数对围岩应力分布的影响规律,对于合理地设计工作面开采参数,正确经济地进行支护,安全高效地开采地下资源具有重要意义。通过在良庄煤矿51103工作面的现场观测和应用效果分析,可以看出数值模拟结果能够很好地指导现场实际生产。     

关于土的几种模量的讨论

介绍了弹性模量、压缩模量以及变形模量的概念及适用条件,指出压缩模量和变形模量之间的关系公式是理论上的,其适用性有待探讨;在数值分析过程中,参数的选取应根据本构关系试算调整。     

数值模拟水平应力对巷道稳定性的影响

水平构造应力是影响巷道围岩位移和应力变化及巷道围岩稳定的重要因素之一,为了解决水平构造应力对矿井巷道周围应力及应变的影响,采用ANSYS建模再导入FLAC3D软件进行数值模拟,研究巷道支护不同侧压作用下的动态变化,依据数值模拟结果,拟合出侧压力系数(λ依次取值1.0,1.2,1.6,2.0)与巷道变形的关系曲线,分析出巷道周边位移和应力的变化情况以及巷道周围塑性范围的分布,为巷道的安全开拓和合理维护提供可靠依据。     

水平应力对巷道围岩稳定性的影响

采用理论分析方法研究了巷道布置与地应力场的关系,利用数值模拟方法分析了不同巷道轴线与最大水平主应力夹角的情况下,巷道围岩应力分布与变形特征。指出随着夹角增大,水平应力分布从对称变为非对称,应力降低区与升高区也发生变化;当夹角增大到一定值,非对称性逐渐降低,到90°时又出现了对称分布;巷道变形在夹角20～70°变化明显。在山西潞安常村煤矿井下进行了地应力测量,分析了地应力对巷道变形与破坏状况的影响,验证了理论分析与数值模拟结果。     

侧压系数对巷道变形及周边应力分布规律影响

为了确定侧压系数对巷道变形与周边应力分布规律的影响,使用岩体力学、FLAC3D有限差分数值模拟软件对1<λ<3与λ>3下圆形巷道顶板下沉量、底鼓量、左帮位移和右帮位移以及周边应力分布的影响进行了研究.结果表明,当1<λ<3时巷道周边应力为压应力,当λ>3时巷道周边应力既有压应力又有拉应力,且2种情况下周边应力分布基本上都以巷道中心呈对称分布;随着λ的增大巷道的右帮位移、左帮位移、底鼓量都增大,两帮位移比较接近,顶板下沉量随着λ的增大而减小.通过工程实例得到较大侧压下仅考虑顶压作用的传统支护设计不能有效地控制巷道帮部变形及底鼓,可选用能抵抗侧压的支架与加强帮部支护方式来控制巷道变形.     

开采参数对远程上行卸压开采应力-裂隙的影响

基于潘二煤矿A3煤和B4煤开采地质条件,建立了A3煤远程上行卸压开采数值模拟试验模型,研究了开采参数对远程上行卸压开采应力-裂隙演化特征影响。通过改变模型开采参数,获得了采厚与面长对远程上行卸压开采应力场、位移场分布的影响规律。研究结果表明,下部卸压煤层的开采厚度是影响上覆岩层移动破坏及裂隙发育高度的根本因素。随着采厚的增大,垮落带与断裂带的发育高度也随之增大,卸压范围随之增大;开采面长对于上行卸压开采卸压范围的影响较大,面长在一定程度上决定着煤层采动是否为充分采动,在充分采动条件下上行卸压层卸压范围要大于非充分采动条件下的卸压范围。     

高水平应力煤巷锚杆支护参数数值模拟研究

高水平应力条件下的煤层巷道支护设计与一般巷道不同.针对此问题,采用FLAC3D数值模拟软件,研究了锚杆直径、长度及间排距对两帮围岩的控制效果.结果表明,锚杆的直径对围岩的控制效果影响不大,锚杆越长对围岩控制效果越好;锚杆间排距越小对围岩的控制效果越好,但并不是简单的线性关系,存在一个最佳的范围.确定了最终的设计方案,并成功应用于桃园煤矿1001工作面回采巷道.     

极近距离煤层的不同开采顺序对下层巷道围岩应力影响分析

极近距离煤层群开采时,不同开采顺序对下层煤巷道围岩的应力影响不同.文章利用数值模拟方法,对极近距离煤层群开采时不同开采顺序对下层巷道围岩的应力影响进行了分析.     

应力与尺寸协同变化对围岩稳定性影响的数值模拟

以抚顺西露天矿为工程背景,采用FLAC软件研究露天转地下开采中垂直应力与水平应力比和巷道跨高比变化对围岩稳定性影响。数值模拟结果表明,受开挖扰动的围岩体中存在自平衡拱结构,其特征为该区域的应力高于其他区域。自平衡拱是最主要的承载体,上覆岩层荷载和压力通过自平衡拱传递到采场周边;自平衡拱形状受应力环境和巷道断面尺寸影响。     

高水平应力巷道底鼓特性及其控制技术研究

针对常村煤矿高水平应力巷道底鼓问题,分析其破坏机理,提出无支护、底锚支护、切槽、底锚联合支护3种方案,并通过FLAC3D数值模拟对这3种方案进行了对比分析,得出切槽、底锚联合支护对控制底鼓效果最好。结合现场工程实际,验证切槽、底锚联合支护的可行性,为同类工程问题治理提供了相关依据。     

按土性参数确定地基承载力标准值的几点探讨

岩土工程中的许多规范,都不同程度对地基承载力标准值取得进行了规定,但计算结果却不同,该文就岩土工程地基承载力标准值取值存在的问题提出粗略看法,供参考。     

裂隙网络几何参数对岩体抗压强度影响及破坏模式研究

当前矿山巷道局部垮塌现象严重,其诱因多为岩体内部裂隙发育扩展,进一步导致岩体丧失自稳平衡能力而破坏。为探究裂隙几何参数对岩体强度性能的影响及其破坏模式,将离散元软件(PFC)与裂隙网络相结合,进行了岩体单轴抗压模拟。结果表明:岩体抗压强度随裂隙岩体中裂隙密度、倾角不断增大,分别呈负相关及“U”形分布趋势,裂隙倾角为45°时岩体强度最低;岩体破坏模式受裂隙形式影响,平行裂隙对岩体的影响程度较大。研究成果在一定程度上揭示了裂隙在岩体中的发育规律,也是影响岩体强度的关键因素,对探究工程中裂隙岩体稳定性及破坏过程有一定的参考意义。     

采场围岩应力壳对破坏场的影响规律及应用

为获得高瓦斯工作面采动应力场对煤岩破坏导致渗透性变化的影响规律,进而指导瓦斯抽采的工程应用,采用计算机数值模拟对长壁工作面围岩应力壳分布及对破坏场的影响进行了研究和分析,获得了采场围岩应力壳对破坏场的影响规律。研究表明:长壁工作面围岩应力壳是煤层和围岩的破坏和裂隙发育的主控因素,破坏和裂隙一般发育在应力壳高应力集中带下方的卸压区内,在应力壳高应力集中带及其上方岩层破坏和裂隙并不发育;受应力壳壳基的影响,工作面煤壁前方、回风巷下帮及运输巷上帮煤体的破坏发育区域均分布在壳基内侧的低应力区内;高瓦斯低透气性煤层距工作面煤壁15 m内破坏和裂隙发育,此区域渗透性强,应加强煤层顺层钻孔的抽采力度。高抽巷、地面钻井及穿层钻孔的布置均应考虑应力壳的形态和破坏场的发育,钻孔抽采位置宜选择在应力壳下低应力区内。     

复杂应力条件下的围岩应力分布演化规律及围岩破坏原因分析

对于受多次采动影响的巷道,围岩破碎范围广,变形大,支护难,这也一直是煤矿生产中亟待解决的问题之一。该文针对山西沁和能源集团永安煤矿材料下山生产地质条件,通过FLAC3D数值模拟研究分析了材料下山在掘巷后、受一次采动、二次采动后围岩应力分布演化规律,并对围岩变形破坏原因分析进行了总结。     

饱和岩石散体蠕变行为对其力学性能影响的试验研究

利用MTS815.02岩石力学试验系统及破碎岩石渗透仪,采用力控制法测定了煤矸石散体的力学性能,得到了其压缩模量的变化曲线。研究结果表明:煤矸石散体的压缩模量与应力呈线性关系,在蠕变过程中压缩模量随时间减小,且减缓趋势变小,研究结果可为解决破碎岩石的工程问题提供一定的参考。     

煤体弹模变化对应力波传播影响的模拟研究

采用ANSYS/LS-DYNA模拟了应力波在巷道围岩介质中的传播,分析了煤的弹性模量变化对应力波在巷道围岩传播的影响。研究表明:1应力波传播介质的材料属性对其传播有很大影响。随着煤的弹性模量的增加,同一位置应力波加速度幅值增加;2随着传播距离的增大,加速度幅值的总体变化均趋于减小,但是弹性模量大的介质中应力波加速度衰减的相对较慢。     

高应力煤巷卸压孔参数数值模拟分析

高应力是导致深部煤巷变形破坏的主要原因,钻孔卸压已成为围岩控制的主要方法之一。文章在分析钻孔卸压机理的基础上,用FLAC3D模拟研究了高应力煤巷卸压孔孔径、孔距和长度对卸压效果的影响,并对三者在卸压效果上的相互作用进行了分析,模拟表明:卸压钻孔孔径、孔距和长度共同决定了卸压效果,它们与卸压圈半径、卸压圈的叠加和围岩变形都紧密相关。该研究对高应力煤巷选择合理的卸压孔参数有一定的指导意义。     

不同水平应力作用下巷道底鼓特性的数值模拟研究

结合工程实例,通过数值模拟软件FLAC3D模拟,研究了垂直应力恒定、改变水平应力时巷道围岩应力和位移变化特性。模拟结果表明,水平应力是影响巷道底鼓量的重要因素,随侧压系数的提高,围岩塑性破坏范围增大,巷道底鼓量呈线性规律增大。底板的水平应力升高区是造成巷道底鼓量增大的根本原因。     

上覆堆载对既有排水隧洞衬砌及围岩应力和变形的影响规律研究

该文以云南柳树箐尾矿堆积坝下伏的排水隧洞为研究对象,通过Flac3D数值模拟软件建立了堆载与排水隧洞的三维模型,运用极限平衡原理研究了分级堆载时下伏地层中排水隧洞主洞衬砌和围岩的应力变化规律及衬砌的变形特征。结果表明:隧洞衬砌和围岩应力随上覆堆载高度的增加而增加,且隧洞侧壁衬砌应力增长速率远大于隧洞顶拱衬砌增长速率,最大主应力方向发生改变,应力在隧洞侧壁集中,形成应力拱效应;堆填影响下的隧洞围岩应力重分布范围主要集中在一倍洞宽范围内,在一倍洞宽范围外,应力集中效应逐渐减弱;随着堆载高度的增加,隧洞衬砌的变形也随着增加,且上部位移较两侧增长快,产生不均匀变形。分析结果表明虽然高填方堆载对隧洞衬砌和围岩应力与变形有较大影响,但目前衬砌仍处于较稳定状态。