开卸压槽防治岩爆的数值模拟研究

随着岩石工程逐渐向深部发展,高地应力导致的岩爆灾害日益凸显,而开卸压槽或是主动降低围岩高地应力、防治岩爆的有效措施之一。为研究开卸压槽对岩爆的防治效果,本文利用离散元数值模拟方法对巷道中不同开槽卸压方案进行了对比分析。研究结果表明：开挖后的巷道围岩环向应力增大、易发生岩爆,在围岩中开槽可在卸压槽周围形成三角形的应力降低区,并将高应力区转移到卸压槽底部,从而达到防治岩爆的效果。但开槽卸压的效果会受其具体位置影响,且在地应力较高(≥50 MPa)时,单独开卸压槽会造成局部围岩破碎,破坏围岩的完整性,进而诱发岩爆。此外,水平侧压力系数较小时,在不同位置开槽释放的弹性应变能近似相等,水平侧压力系数较大时,在巷道顶板处开槽能量释放效果要优于巷道侧帮开槽。因此,在实际工程中,应根据巷道围岩的地应力条件(地应力大小、侧压力系数等)和围岩稳固性选择合适的开槽方式、开槽位置和支护方式来防治岩爆。     

阜新矿区冲击矿压数值模拟研究

对阜新五龙矿、海州立井、孙家湾矿和王营矿的冲击矿压情况做出分析和总结,得出阜新矿区冲击矿压的一般规律,发现地质构造和煤柱是影响阜新冲击矿压的两个重要因素,并采用数值模拟方法研究了地质构造和煤柱对冲击矿压的影响。     

裂隙倾角与密度对深部岩体岩爆倾向性影响的数值模拟研究

工程岩体是由节理、裂隙等结构组成的不连续介质体,深部巷道处于高地压、强扰动的复杂工程环境中,裂隙岩体的岩爆倾向性是深部工程安全稳定性研究的重要课题。本文以矿井深部巷道为研究对象,构建裂隙岩体模型;利用数值模拟手段通过单轴压缩试验,分析不同裂隙产状岩体的能量、强度特征。试验结果表明:裂隙弱化了岩体的力学参数,裂隙倾角和裂隙密度是影响岩体强度和岩爆倾向性的重要指标;裂隙倾角越大,岩体所存储的弹性应变能越高,岩体岩爆的可能性越大;裂隙密度对裂隙岩体弹性应变能的大小影响较小,裂隙岩体的岩爆倾向性主要受裂隙倾角的影响。研究成果对为深部工程裂隙岩体岩爆预测提供了科学的依据。     

京西煤田冲击地压的地质动力环境

为了确定京西煤田冲击地压灾害发生的地质动力环境,分析了京西煤田的地质构造、新构造运动、地应力场、地壳应变能,计算了京西煤田各矿井构造反差强度,定量评估了京西煤田的地质动力环境,讨论了京西煤田冲击地压的形成机制。研究表明,京西煤田属于现代地壳隆升区,新构造运动强烈;煤田最大主应力明显高于全国平均水平,且最大主应力与最小主应力的差别显著;京西煤田处于地壳高应变密度能区域,地壳积累了高的弹性应变能;京西构造凹地反差强度大于0.5,该区域具有发生冲击地压的地质动力环境,各矿井具有发生冲击地压的地质动力条件。京西煤田地质动力环境下的冲击地压是煤岩体在高构造应力条件下以块体整体突然破坏而快速释放能量的过程。     

条带开采中上覆岩层岩性对地表沉陷影响的数值模拟研究

对水平煤层条带开采进行了二维有限元数值模拟研究,分析了条带开采中上覆岩层的岩性变化对地表沉陷的影响,找到了条带开采中上覆岩层的软硬对地表沉陷影响的一些规律。     

大台井俯伪斜分段密集采煤法数值模拟研究

以京煤集团木城涧矿大台井为例,建立了三维空间立体有限元模型,对该矿采用俯伪斜分段密集采煤法时煤层顶、底板在开采前、后应力场和位移场的变化情况进行了数值模拟计算,给出了现场最关心的煤层顶、底板应力和位移随煤层倾角变化的等值线和关系曲线,从而得到了一些新的认识,即计算结果中煤层顶、底板法向最大应力和最大位移是表征顶、底板运动规律的重要指标．最后分析指出了开采过程中易发生破坏的危险区域和地段．     

白龙山隧道地应力场数值模拟研究及岩爆预测

根据静兴高速公路白龙山隧道区域应力场特征,建立三维地质模型,采取有限元数值模拟的方法分析研究工程区的初始地应力场分布规律。通过分析隧道轴线方向上的地应力场特征,发现隧道区初始地应力场以构造应力为主导,区内存在较高地应力场,长度约为3150m。最后,根据地应力资料对高地应力区隧道开挖阶段进行岩爆预测,结果表明隧道计算段岩爆等级为弱岩爆~中等岩爆。     

桓仁矿业选矿厂尾矿坝数值模拟及其稳定性分析

在桓仁矿业有限公司选矿厂尾矿坝现场勘察的基础上,将坝体实测主轴剖面进行合理地概化和延伸,建立有限元数值模型,对处于正常运行条件下的坝体进行数值分析,揭露坝体内部应力状态,同时在数值分析结果的基础上,采用基于极限平衡理论的条分法对尾矿坝的稳定性进行计算,从而实现了对尾矿坝稳定性的定量分析,对尾矿库的安全生产具有重要的指导意义.     

基于离散元的动载冲击地压巷道围岩稳定性分析

本文以陈家沟煤矿8514工作面为工程背景,针对目前动载作用下的巷道变形失稳等问题,借助离散元程序UDEC揭示动载作用下巷道围岩的响应特征,分析了不同距离动载对巷道稳定性的影响。数值模拟结果表明:底板变形破坏范围会因动载与巷道顶部距离减小而增加,两者呈正相关关系,但动载与巷道顶部距离对两帮和顶部变形破坏范围影响较小;动载作用下,巷道震动速度类似于正弦波的形式逐渐衰减并且存在峰值。文章研究结果旨在为动载作用下冲击地压巷道围岩稳定性分析提供相应的理论支撑。     

基于有限元法的岩质边坡数值模拟与分析

高大岩质边坡的稳定性对其下部建筑物和工业场地的安全至关重要,有限元强度折减法数值模拟分析岩质边坡破坏机制是一条对岩质边坡稳定性进行可靠分析的有效方法。文章结合强度折减理论的有限元应力分析法对柏泉选厂西边坡的开挖支护过程进行了数值模拟,能够科学分析边坡的变形破坏机制及演变过程。该方法把锚杆等支挡结构的共同作用和地下水的影响统一考虑,从而可以验证边坡加固措施的合理性,与其他方法相比实用性更强。边坡稳定模拟分析所依据的岩土物理力学参数来自工程地质勘察报告,数据真实可靠,分析结果切合实际。边坡稳定性分析结果直接指导边坡加固设计,根据边坡岩体应力情况调整锚杆规格和布局,从而使边坡加固措施更加安全可靠、经济合理。     

数值模拟方法在巷道支护设计中的运用

由于巷道围岩具有很多的不确定,采用一些传统的支护方法分析问题越来越不安全。近些年,随着计算机技术的飞速发展,使得非线性数值模拟软件在巷道支护设计方面的运用越来越多,起到了重要的指导作用,给方案设计提供有价值的参考数据。     

煤矿局部对旋通风机设计计算与仿真分析

在进行煤矿局部对旋式轴流通风机机械设计的过程中,根据孤立翼型设计方法完成前后两级叶轮及叶片的设计,在完成集流器、整流罩和扩散筒等主要部件设计后完成整机的机械设计。之后采用有限元仿真方法对风机集流器、整流罩、扩散筒和内筒表面的压力分布进行仿真分析,主要分析其表面的压力分布趋势。通过在矿井通风机设计过程中将有限元仿真方法应用到风机主要结构部件设计过程中,提高了设计的可靠性,具有重要的指导意义和应用价值。     

高水平应力条件下锚杆支护作用机理的数值模拟分析

使用ANSYS有限元数值模拟软件,开发了三维采准巷道锚杆支护辅助设计系统,对高水平应力条件下煤巷锚杆的支护作用机理进行了分析计算,主要研究了类似条件下锚杆支护对岩层裂隙、巷道变形以及巷道周围应力场和位移场的影响,分析了锚杆支护在给定条件下的作用规律,对实际生产有一定的借鉴作用.     

冲击地压矿井智能化防冲控采技术的思考

针对深部冲击地压矿井智能化工作面防冲开采面临的技术难题,围绕冲击地压煤层安全、高效、智能化开采的目标,将新一代信息技术运用到矿井生产活动和防冲管理中,首次提出了智能化防冲控采的技术思想,其科学内涵与技术途径为:首先,通过数据传输平台快速采集区域煤岩冲击危险信息及全工作面设备、工况环境、人员定位等实时信息,建立冲击地压与...     

采动影响下断层滑移诱发煤岩冲击机理

根据断层滑移失稳与煤岩冲击矿压的关系,建立了断层滑移诱发煤岩冲击的黏滑-黏弹脆性体突变模型。以山东济三煤矿6303工作面地质资料为背景,采用FLAC5.02D数值模拟软件模拟了煤层开采过程中断层对顶板运动的影响。研究结果表明：断层滑移诱发煤岩冲击分为两种力学机制,一是在断层活动条件下“断层滑移失稳动态诱发冲击矿压机理”;二是在断层相对稳定条件下“断层滑移稳态诱发冲击矿压机理”。断层滑移失稳动态诱发冲击矿压与断层滑移稳态诱发冲击矿压相比,更容易发生冲击矿压,且释放能量更多。断层滑移速度与工作面推进速度、工作面距断层距离、断层面力学性质、断层正压力和开采深度有关。工作面无论是由断层下盘还是由断层上盘向断层推进,工作面距断层越近,断层滑移量、滑移速度越大。工作面由断层下盘向断层推进时断层滑移量、滑移速度远大于工作面由上盘向断层推进时的,发生断层冲击矿压的危险性就越高。     

集团装药浅层水中爆炸数值模拟技术

探索了基于ANSYS／LS-DYNA进行集团装药浅层水中爆炸数值模拟的建模-求解-后处理过程，通过计算，对压力时程图、冲击波传播过程、水底变形形态进行了探讨，发展了水中爆炸问题研究的一种新手段。     

锚注支护机理及支护效果的数值模拟分析

采用有限单元法,分别对锚杆支护和锚注支护两种方式进行了数值模拟,对两种条件下围岩位移、应力以及巷道周围的塑性区的变化情况进行了分析,结果表明锚注支护可以显著地提高围岩强度及支护体系的承载能力.减小巷道的位移变形以及塑性区的大小,有利于维护巷道的稳定性.     

基于Adeli的宁东煤田构造演化数值模拟

采用有限元数值模拟软件Adeli构建宁东煤田及邻区数值模型,模拟分析印支期、燕山期、喜山期构造演化。结果表明:印支期华北、华南板块南北向拼合的构造格局中,阿拉善地块向东滑移,北部最大主压应力方向为南东向,南部最大主压应力方向为北东向;燕山期北部最大主压应力方向为南东东向,南部最大主压应力方向为北东东向;喜山期印度板块向北俯冲,太平洋板块向西俯冲消减,中国大陆东部向东蠕散的大地构造背景下,北部主要受到北北西—南南东方向拉张应力。     

煤层钻孔瓦斯抽放参数模拟与应用

为了优化煤层钻孔瓦斯抽放参数,结合质量守恒定律和煤层瓦斯运移理论,以煤层抽放钻孔附近的瓦斯流场为研究对象,建立了瓦斯运移的数学模型。并以薛湖煤矿2307机巷掘进工作面为例,采用MATLAB对煤层钻孔瓦斯流场进行了数值模拟,并与矿井的实际瓦斯抽放情况作了对比分析,得出了适应该矿区煤层的瓦斯抽放参数。     

煤粉在分解炉内燃烧机理的数值模拟研究

针对华新宜都水泥厂的分解炉建立数学模型，采用简化的PDF反应模型，对煤在分解炉内的燃烧过程进行了数值模拟计算结果揭示了挥发分释放与燃烧的过程，剖析了焦炭的燃烧机理，为煤粉在分解炉内的优化燃烧提供了重要的理论参考依据。