翔宇磷矿山体下开采安全预测与技术决策

针对翔宇化工公司磷矿具体情况，根据山区采矿岩体移动变形的特点，通过采用Fuzzy测度理论，建立了数学模型，并将该模型用于地下采矿岩体移动变形分析及山体稳定性预测。该模型既可以分析水平地表下采矿岩体移动变形：又可用于分析山区复杂地形条件下采矿岩体移动变形；并可用于地下采矿引起地表变形及其影响范围的预测分析，适用范围较为广泛。使用本文所建模型对磷矿开采后岩体移动变形及其对该矿5-2块段所对应的上部地表山体稳定性进行了具体计算和预测分析，并提出了可行的安全开采技术方案。可供地下矿山开采设计参考。     

急倾斜厚大矿体地下与露天联合开采岩体移动分析的模糊数学模型

针对急倾斜厚大矿体地下与露天联合开采岩体移动分析问题，利用模糊数学理论，建立了开采岩体移动分析和边坡稳定性分析的模糊数学模型。对分析过程中的工程参数确定给出了模糊数学方法，利用所建立的数学模型，对我国某地下与露天联合开采矿山急倾斜厚大矿体地下开采导致的岩体移动变形及上部边坡稳定性进行了具体的计算分析，所获结果可作为工程设计参考应用。     

大型金属矿体开采地应力场变化及其对采区岩体移动范围的影响分析

根据金属矿地下开采引起的地应力场变化对岩体移动变形范围影响的工程实际，采用现场实测和数值分析方法，对深埋破碎金属矿体开采引起的地应力场变化及其对地质环境影响并导致岩体移动变形范围不断扩大这一客观现象进行了具体计算分析。结果表明，矿体开采后，随着采深的增加地应力明显增大，岩体移动变形的影响范围也随之而增大。另一方面，地应力场变化，尤其是水平方向的构造应力场变化和影响是不可忽视的。     

地下水影响下裂隙岩质边坡变形的Fuzzy测度分析

根据裂隙岩质边坡工程实际,采用 Fuzzy 数学理论中的 Fuzzy 测度理论,将工程开挖引起裂隙岩质边坡移动变形这一客观现象视为一模糊事件,依此建立了在地下水影响下岩体移动变形预测分析的 Fuzzy 测度模型。利用该模型可对边坡岩体移动变形参数进行反分析,并可对边坡开挖过程中引起的岩体移动变形进行定量计算,进而对地下水影响下岩质边坡总体稳定性和稳定程度进行预测。对已有的矿山边坡岩体移动变形及其稳定性进行了具体的分析预测,结果符合工程实际。     

岩体边坡稳定性的可拓聚类预测方法研究

基于物元模型和聚类分析，提出了岩体边坡稳定性的可拓聚类预测方法。利用岩体边坡稳定性等级和影响因子，构造经典域物元和节域物元，应用物元和可拓集合中的关联函数，建立了岩体边坡稳定性等级聚类预测的简单模型，通过聚类分析，得到了岩体边坡稳定性的预测结果。实例分析结果表明该方法是可行的。     

地表及岩体移动研究进展

从国内外理论与试验研究的角度总结了地表及岩体移动的预测方法。地表及岩体移动的预测方法可分为唯象法、力学方法、数值方法和物理模拟法4类;讨论了地表及岩体移动研究领域的一些热点问题,并从工程应用、数值方法及本构理论等方面探讨了其发展方向。     

多层软弱夹层边坡岩体稳定性及加固分析

 野外地质调查发现九顶山边坡岩体内存在3条规模较大的软弱夹层控制着岩体的稳定性。采用数值法对该边坡岩体的变形特征进行研究,发现直接开挖后沿软弱夹层将发生大的相对滑动,岩体最大水平位移位于P2软弱夹层坡面附近,达1.25 cm,相对滑动造成软弱夹层强度降低为残余强度,易造成边坡失稳。P1,P2软弱夹层上剪应力最大值分别为239.0,172.4 kPa,位于滑面中前部。当采用锚喷加固边坡时,锚杆穿过软弱夹层时轴力突然增大,表明3条软弱夹层均发生较大的变形,对边坡稳定较为不利,但锚杆加固效果明显,能较大地提高边坡稳定性,采用强度折减法计算得到加固后边坡稳定性系数为1.65。结果表明,应用数值模拟技术,可以直观形象地反映出边坡变形及应力变化的全过程,从而对工程措施优化、信息化设计和施工起超前预报与辅助决策起到一定的作用。     

复杂地形工程开挖岩体失稳预测问题研究

针对复杂地形条件下工程开挖的实际情况,利用Fuzzy数学和灰色系统理论建立了预测山区地下开挖引起岩体及自然边坡失稳的数学模型,并对具体矿山工程中岩体移动和自然边坡失稳问题进行了计算和分析。提出了地下安全开采的技术方案,取得了令人满意的结果。     

深基坑开挖地表移动变形分析的Fuzzy模型

采用模糊数学中的模糊测度理论导出了深基坑开挖引起的周围地表移动变形问题分析的数学模型，并用该模型对深基坑开挖引起的周围地表移动变形工程实例进行了具体的计算分析。将理论分析结果与现场实测资料比较。二者吻合得较好。这一结果表明。导出的模糊测度理论模型适用于预测分析城区深基坑开挖引起周围地表移动变形问题。     

基于3DEC的节理岩体边坡地震影响下的楔体稳定性分析

首先,对于地震影响下节理岩体边坡的楔体滑动破坏,给出不同情况下楔体滑动安全系数的计算公式;然后,分析滑面上法向力作用点位置变化的距离li和楔体的安全系数与剪切力和水平面的夹角βi,水平地震力系数kh和竖向地震力系数和水平地震力系数的比值λ之间的关系。分析结果表明,li随着βi和kh的增大而增大,但随着λ的增大而减小;楔体的安全系数随着βi和k h的增大而减小,但在同样大小的水平地震力系数下,随着λ的增大而增大。最后,分析考虑地震影响下楔体安全系数计算在3DEC中的实现过程,并且给出计算过程中的2个重要步骤：确定空间三角形的面积和四面体的体积以及确定两节理面的交线矢量。最后,通过实例分析,说明该理论分析的正确性及合理性。     

遗传规划方法用于确定岩体移动参数

运用遗传规划理论,建立确定岩体移动参数的遗传规划模型,用岩体移动实测数据对网络进行训练,并用测试样本对模型进行测试。研究结果表明,模型的预测性能是令人满意的。运用经典的概率积分法计算公式,通过工程实例计算分析表明,采用遗传规划方法确定出的地表移动参数符合工程实际。     

官庄铁矿深埋破碎矿体开采岩体变形测试分析

 以大量实测资料为基础,分析官庄铁矿北区深埋破碎厚矿体开采引起的围岩变形和地表移动规律。实测结果表明,官庄铁矿北区地表下沉属于连续下沉,岩层破坏主要是缓慢型破坏。分析过程中,把几种实测分析方法和数值分析法有机结合在一起,形成岩体移动变形综合研究方法,对地下开采引起的岩体移动机制进行具体分析。分析中所采用的实测分析类方法包括蠕变试验分析、地表移动观测分析、围岩变形监测分析、原岩应力量测分析;数值分析类方法包括ANSYS和FLAC。结合官庄铁矿工程实例,通过具体测试分析,探讨深部开采岩体移动变形规律及特点,即深部开采覆岩移动变形具有均匀、整体压缩变形等特点,地表移动连续且周期较长。实践证明,所采用的综合研究方法是分析岩体移动和地表下沉机制的有效途径。     

软岩地层地下铁矿开采岩体移动影响范围及变化趋势分析

 在我国官庄东矿北采区,采用分段崩落法进行回采,虽然矿区地表建筑物远离设计的地表移动影响范围,但仍受到影响。结合官庄东铁矿北采区进行分析,对深部开采引起的动态岩体移动变形问题进行具体计算,分析深部开采的岩体移动变形规律及特点,实际观测和理论分析均表明,深部开采工作面的覆岩破坏,具有整体移动变形均匀的特点;软岩地层深部铁矿开采引起的地表移动变形发展缓慢且周期较长。     

基于FLAC3D的节理岩体采动损伤本构模型的 开发及应用

矿山开采沉陷是具有各种裂隙的岩体在采动应力作用下所发生的再变形和再破坏过程,裂隙随着开采的推进不断扩展.如果把矿山岩体原始裂隙看作是初始损伤,则可将随井工开采推进形成的裂隙扩展看作是损伤的演化.根据几何损伤理论中的裂隙张量和FLAC3D莫尔-库仑模型的塑性流动格式建立考虑初始损伤的节理岩体弹塑性本构模型的数值格式,在VC 开发环境中编写这种本构模型,供FLAC3D调用.通过一个单轴压缩数值试验对比,验证该模型应用于节理岩体的合理性.结合采矿工程实际,考虑初始损伤的演化,建立节理岩体采动损伤本构模型,对安家岭露天矿南端帮边坡下的井工开采进行数值模拟,得出露天煤矿台阶状边坡地表不同于平地地表的移动变形规律:台阶处的地表移动范围比平地处大;各级台阶处的变形比较集中.井工开采对上覆边坡岩体造成较大的扰动,不利于边坡的稳定:坡体地表出现安全度小于1的区域,坡体台阶受拉处安全度最小.模拟结果可为露井联采条件下井工开采设计和维护边坡稳定提供合理建议.     

采动煤岩体弹脆塑性损伤本构模型及应用

 为提高保护层开采的有效性、安全性和经济性,通过引入理想弹脆塑性模型和内切圆准则,采用FLAC3D技术,在德鲁克–普拉格塑性流动格式基础上建立采动煤岩体弹脆塑性损伤本构模型的数值格式。利用VC++2005开发环境将本构模型编写成可供FLAC3D软件调用的自定义模型,并通过试件单轴和三轴压缩数值试验的对比,验证模型用于研究采动煤岩体脆性应变软化特征的正确性和合理性。将所建立模型用于阳泉新景矿超远距离保护层开采的数值模拟得出：位于保护层上部125 m的超远距离被保护煤层处于裂隙带上边缘,被保护层卸压瓦斯取得良好效果,能利用保护层开采及被保护层卸压瓦斯抽采消除被保护层的突出危险。计算结果与物理相似模拟结果基本吻合,表明所建立的采动煤岩体弹脆塑性损伤本构模型可用于保护层开采及被保护层卸压瓦斯抽采效果的预评价。模拟结果可为保护层开采及被保护层卸压瓦斯抽采设计提供合理建议。     

地下采矿工程岩体质量可拓模糊评价方法

将模糊数学与可拓学相结合，综合地质力学分类法及Q系统分类法两者优点，提出了地下采矿工程岩体质量可拓模糊评价方法，建立了多指标岩体质量评价模型，并用随机模拟方法给出岩体质量类别的模糊概率，最后给出一个算例。     

地下工程破裂岩体位移规律数值分析

结合地下工程破裂岩体特点，采用“非连续变形分析(DDA)”计算程序，首次定量研究了非连续围岩体位移影响因素的变化规律，根据计算结果提出了地下工程支护“关键部位”的概念及其稳定性判据，指出非水平煤岩层地下工程围岩上帮及底板，尤其是上帮为支护的“关键部位”。