变长工作面采场顶板破断机理的力学模型分析

为了深入研究变长工作面采场顶板的破断特征和垮落形态,以工作面长度由大变小的"刀把式"采场为研究背景,运用弹性薄板理论构建了5种不同支承边界条件下的顶板力学模型,通过理论计算得出了大小采面基本顶断裂前后的挠度、弯矩和应力变化,并理论分析了顶板破断的力学机理.研究表明:大面采场顶板首先在板边四周形成"O"形破断,而后在中部形成平面的"X"形破断,两者贯通后构成顶板的"O-X"型破断;小面采场顶板先在顶板中部形成空间"X"形破断,而后与四周形成的"O"形破断交合贯通构成顶板的"X-O"型破断.运用数值模拟方法探究了变长工作面采场顶板塑性区的分布范围和应力场的演化规律,模拟结果对大小采面的顶板破断形态进行了有力验证.     

康家湾矿深部难采矿体采场稳定性及结构参数优化研究

采用大型有限元分析软件--ANSYS对康家湾煤矿深部难采矿体典型采场顶板的稳定性及其对采场围岩力学状态的影响进行数值模拟、非线性分析,对9种典型采场结构模型的模拟结果进行了比较分析,根据分析结果结合采掘效率和开采成本等因素确定了采场最优结构参数,并对当前采矿方案提出修正和调整建议,以便更清楚地掌握深部地压变化规律,有效地进行地压管理,实现深部破碎带矿体及顶板不稳固矿体的安全高效开采.     

冬瓜山矿体稳定性和岩石力学特性分析

通过对冬瓜山矿体岩石力学特性的分析,探讨了矿体特征及围岩性质、原岩应力、岩石物理力学性质、岩体的整体稳定性,以及矿岩构造条件、采场结构参数和采场回采顺序对巷道稳定性的影响.结果表明:冬瓜山矿体表现出软岩的性质,属于高应力软岩;冬瓜山矿体地应力场的分布规律可以作为矿山设计及岩体稳定性评价的依据;矿岩构造条件对矿床开采过程巷道的稳定性不会造成较大的影响;选择合适的采场结构参数和采场回采顺序,可减小对巷道稳定性的影响.     

康家湾 矿深部难采矿体采场稳定性及结构参数优化研究

采用大型有限元分析软件——ANSYS对康家湾．矿深部难采矿体典型采场顶板的稳定性及其对采场围岩力学状态的影响进行数值模拟、非线性分析，对9种典型采场结构模型的模拟结果进行了比较分析，根据分析结果结合采掘效率和开采成本等因素确定了采场最优结构参数，并对当前采矿方案提出修正和调整建议，以便更清楚地掌握深部地压变化规律，有效地进行地压管理，实现深部破碎带矿体及顶板不稳固矿体的安全高效开采．     

不同采矿方法下采场稳定性数值分析

采用数值分析软件ANSYS对某矿体典型采场顶板与间柱的稳定性及其对采场围岩力学状态的影响进行数值模拟分析,矿山采用浅孔留矿法和分段凿岩阶段矿房法对于不同产状的矿体进行开采,对不同采矿方法下典型采场结构模型的模拟结果进行了分析,根据分析结果,结合矿山生产现状对目前采矿方案提出合理化建议,以便更确切地掌握不同采场地压的发展变化规律,有效地实施地压管理,实现安全高效开采。     

尺寸效应对结构面抗剪强度影响研究

岩体中存在的结构面对岩体的物理力学性质有着重要的影响,而尺寸效应是结构面的物理力学性质的重要影响因素。为研究尺寸效应对岩体结构面强度与变形的影响,对岩芯岩样进行扫描,根据数据建立模型,对不同尺寸岩样进行直剪试验的数值模拟,同时进行法向应力下的直剪试验,对结构面在剪切应力作用下的抗剪强度曲线以及不同尺寸结构面的剪切特性进行深入研究,得出结构面抗剪强度与结构面尺寸之间的关系,并建立抗剪强度经验公式。结果表明:随着结构面尺寸的增大,结构面抗剪强度也随之增大,当达到一定尺寸后,抗剪强度开始稳定,定义此临界尺寸为表征单元面,在确定结构面抗剪强度时,结构面尺寸不得低于表征单元面面积, 本文中岩样表征单元面面积为0.384 8 m2。       

某矿山采空区稳定性分析

地下矿山开采采空区稳定性一般受多重因素影响,除岩体自身结构和应力外,还受采矿方法、采空区充填情况、岩体赋存条件以及爆破震动等外在因素影响。各种因素复杂多变,相互干扰,构成了采场顶板安全跨度的不确定性。通过对矿山现状采空区情况进行调查、统计和分析,开展矿山采空区稳定性研究工作,采用理论计算和数值模拟分析相结合的方式,评估采空区安全性,为保证矿山深部安全生产提供技术支撑。     

具有成层结构面岩体的有限元计算方法

本文针对结构面一些主要特征,对含有成层结构面岩体的力学模型作了探讨,提出了相应的有限元非线性分析计算方法。结构面的分级和力学效应影响结构面力学特性的重要因素是结构面的充填状况和发育规模,凡结构面内充填有软弱物质者属于软弱结构面,无充填物者则属于硬性结构面,工程实践涉及的岩体是有一定范围的,在该范围的岩体内所包含的结构面按其发育规模和力学效应可划分为Ⅴ级,列入表一。     

地下矿山采场顶板安全等级划分方法的探讨

矿山采场顶板冒落是地下矿山开采中常见的灾害。本文通过对影响采场顶板稳定性的因素分析，总结出其影响因素评价指标，应用简单的划分方法以及灰色关联度分析方法和人工神经网络方法，对地下矿山的采场顶板进行了安全等级的划分。     

岩体断裂的等间距分布规律初探

地质作用中一个重要的现象，是破裂面的等距性。根据岩体的这一性质可以籍以作为研究岩体结构及岩体力学模型的重要依据。它可以帮助判断和指导隐伏的结构面以及各结构面的力学特性。本文分析，总结了一些地区岩体断裂的等间距分布现象和规律，并简略介绍了其力学成因机制。     

岩体结构面模拟方法探析

结合盐津桥水库右岸岩体结构面的实际情况,综合考虑结构面的几何特征和力学特征,针对不同类型的结构面,先运用蒙特卡洛(Monte-Carlo)方法获得随机结构面的几何参数,再利用有限元软件ANSYS对确定性结构面进行数值模拟,以获得有效的结构面模拟方法.此方法有效地解决了难以对数量多、尺寸小的随机节理进行逐条模拟的问题,又...     

岩体力学的弹—塑性模型

本文概述了岩石力学性态的实验研究及岩石的后破坏特性。介绍了岩体弹塑性分析常用的模型、临界状态的概念以及反映岩石塑性应变硬化(及软化)的帽式模型。同时考虑到岩体的结构特征及结构面的力学性态对岩体稳定性的影响,提出了便于实施的有限元分析处理原则。     

深部高应力下采空区顶板综合安全系数

深部高应力下顶板安全系数是评价顶板稳定性的定量评价指标.基于采场顶板围岩破坏形式,构建了空区顶板力学模型,利用无铰拱理论推导顶板内力大小.针对顶板压缩、剪切破坏形式,提出了深部开采环境下顶板安全系数(K)的计算方法,给出矿柱剪切安全系数(K1)、压缩安全系数(K2)和综合安全系数(K)的计算式,研究采场跨度、顶板厚度对...     

岩质高边坡岩体力学参数确定及稳定性研究

以云南某露天矿采场岩质高边坡工程为研究对象,阐述了岩体力学参数在边坡稳定性分析中的重要性,因原位试验对于坚硬岩体或极软岩体的不适用性,对坚硬岩体,以室内试验得出的岩石物理力学参数和岩体质量评价RMR评分值为依据,并综合考虑岩体中节理裂隙、岩体结构、地下水的影响,运用霍克-布朗(Hoek-Brown)强度准则将岩石力学参数进行折减修正后换算成岩体力学参数,并与现场原位试验所得软弱岩体力学参数结果相结合得到最终岩体力学参数.在上述调查、研究基础上,采用有限差分法(FLAC数值分析软件)对现状边坡进行静态的稳定性分析,提出合理的最终边坡角及总台阶高度,保证矿山正常生产和经济效益的提高.     

长壁工作面顶底板稳定性数值模拟

通过对淮南潘三井田１２２１工作面１３－１煤层顶底板沉积岩体结构的综合分析,同时考虑了沉积岩体在垂向和侧向上不连续的地质特征,概化为３种地质力学模型,应用弹塑性力学有限元方法进行了工作面周围应力分布计算．结果表明：在采动影响下,煤层顶底板岩体中明显地存在着一种对称的双应力拱,由于介质的不连续性导致采动应力场的挠动,局部产生附加应力,在回采过程中将对煤层顶底板的稳定性产生不利的影响．     

岩体结构面模拟方法探析

结合盐津桥水库右岸岩体结构面的实际情况,综合考虑结构面的几何特征和力学特征,针对不同类型的结构面,先运用蒙特卡洛（Monte-Carlo）方法获得随机结构面的几何参数,再利用有限元软件ANSYS对确定性结构面进行数值模拟,以获得有效的结构面模拟方法。此方法有效地解决了难以对数量多、尺寸小的随机节理进行逐条模拟的问题,又从变形和强度的弱化方面把节理考虑进去,与现实情况近似,是一种行之有效的方法。     

无煤柱自成巷动压承载支护作用机理与设计方法

为探究切顶卸压无煤柱自成巷开采动压影响期间巷内临时支护的设计方法,分析了自成巷道顶板结构的演化过程与变形特征,阐明了动压承载临时支护的作用机理,基于Hoek-Brown强度准则,建立了切顶短臂梁顶板破断力学模型,利用极限分析上限法,推导出了短臂梁在临界位置断裂时的支护阻力计算方法,探究了有关因素对支护阻力大小的影响规律,将设计方法应用至柠条塔矿现场试验,效果良好.研究表明：动压承载临时支护的作用为控制顶板离层变形并适应顶板回转变形;支护阻力随着顶板岩体容重、上覆岩层垂直应力、采动应力集中系数和巷道宽度的增大而逐渐增大,随着顶板岩体内聚力、内摩擦角、碎胀矸石支承系数、短臂梁顶板厚度和支护非对称系数的增大而逐渐减小.相较于其他因素,顶板岩体内聚力、上覆岩层垂直应力与巷道宽度对支护阻力的影响更加显著.     

采场上覆岩层的平衡条件

根据实际测定的采场上覆岩层的移动曲线，以及在一定条件下采场上覆岩层有可能形成“结构”的实际现象,本文提出了采场上覆岩层形成“结构”的力学模型。由此力学模型人们可以得出上覆岩层形成结构的平衡条件。根据分析,这些条件紧密地与上覆岩层的厚度、采高、直接顶的总厚度、管理顶板的方法以及上覆岩层的力学性质有关。     

改进的岩质边坡临界滑动场计算方法

针对岩体介质的不连续性的特点,将岩质边坡临界滑动场进行改进和推广.充分考虑结构面存在对岩质边坡稳定性的影响,对结构而采取新的处理方法,并基于岩体介质具有抗拉性的考虑,灵活设置张拉裂缝.用改进后的岩质边坡临界滑动场计算方法,编制相应的程序,对边坡进行数值模拟分析,使边坡在满足力与力矩平衡的条件下,按推力最大原则,快速、准确地找到岩质边坡临界滑动面并得出其相应的安全系数.并将此方法应用于5个算例和1个工程实例边坡的稳定性分析,和其他方法进行比较,结果说明改进后的该方法在岩质边坡稳定性分析中的准确性和高效性.     

岩体REV和力学参数的数值模拟

在某磷矿采场边坡岩体工程稳定性分析中,为了获得力学参数的准确值,利用各种随机模拟技术对概化出来的节理统计模型进行再现,并通过大量抽样,模拟数值"加载试验",并对"试验"结果进行统计分析,分析表明最后得到岩体变形强度参数的估算值符合工程实际.为今后的工程实践中获得岩体力学参数提供了一条切实可行的方法.