基于虚拟现实技术的岩石力学数值计算与三维可视化

随着计算机技术的不断发展,虚拟现实技术与岩石力学数值模拟在采矿工程中均得到了广泛应用。一方面,作为一个综合展示平台,虚拟现实系统可以将矿山的生产进度、采矿方法、人员设备等信息综合集成处理并进行实时显示,但其缺乏围岩的应力场、位移场等安全性相关的数据资料;另一方面,岩石力学数值模拟方法虽然可以计算获得围岩的安全性信息,但是其后处理的显示功能偏弱。因此,虚拟现实技术与岩石力学数值模拟方法在功能与效果上各具优势、互补性强。以新城金矿为例,综合运用2种技术手段,并最终达到优势互补的效果。研究内容对有条件应用虚拟现实技术与岩石力学数值模拟技术的矿山有重要的借鉴意义。     

当前岩石力学数值计算方法应用探讨

对几种常用岩石力学数值计算方法的优越性和局限性进行探讨，分析了岩石力学数值计算方法存在的瓶颈和当前解决这些问题的途径。     

岩石力学的科学主题是过程的研究：岩石力学结合工程的原则与方法

提出了岩石力学结合工程的４项基本原则和岩石力学研究中的３个核心问题与研究方法。     

金川岩石力学研究方法的探讨

本文分析了金川矿存在的主要岩石力学问题及前人研究成果，引进大变形及损伤理论，提出了一套适合金川岩石力学研究的方法，可望取得成功。     

岩石力学研究的新方向

现场岩体表征方面的研究工作是最重要的,从大量岩石中获得有效信息是岩石力学的有效做法.地下遥示和非破坏性评价的研究与应用,为从大量岩石中获得经济上可实现的信息源创造了条件,这应成为今后研究的一个主要目标.有关数据的不定程度,既与现场表征问题有关,又与选择的解释模型有关.因此,建议对可以采用合理方式处理数据不定性的随机方法进行研究.     

随机形貌岩石节理剪切-渗流数值模拟和剪胀-渗流模型

采用Hurst指数的独立分割方法构造随机形貌岩石节理剖面,基于岩石节理的CY模型构建随机形貌岩石节理剪切-渗流计算模型和数值分析方法,为研究岩石节理的剪切-渗流响应提供了理论参考。采用CY微段节理模型的细观剪切力学参数,探讨剪切作用下随机形貌岩石节理剪切-渗流响应。结果表明：节理粗糙度越大,岩石节理的宏观剪切峰值强度和剪胀角随之增大;随着法向应力的增加,节理的剪胀效应逐渐减弱;剪切过程中的节理渗透系数呈平稳增长-快速增大-渗流稳定3阶段变化,在剪切最开始短暂时候,节理剪缩使渗流偏离立方渗流准则,节理渗透系数与法向应力具强耦合关系。引入剪胀等效节理水力隙宽,建立岩石节理的非线性剪胀-渗流模型,合理地描述了不同粗糙度节理剪切过程中的剪胀效应及其对节理渗透系数的贡献。     

采矿工程的采矿技术与施工安全的探讨

随着我国社会经济的快速发展,对于矿产资源的消耗量也越来越大。尤其是随着城市化进程不断加速,为了能够满足经济的快速发展需求,这就需要相关的采矿企业在进行采矿工程项目实施过程中,做到保护环境的同时也要提高采矿技术,加强工作人员的人身安全。通过对采矿工程的采矿技术与施工安全进行分析,提出提高施工安全的有效策略。采矿技术方法采煤法破采煤法,主将开采地区进的一种采煤工艺取小阶段爆破条件必须要求斜角度必须要格。而且,必况下,才能够使破采煤方法具单,而且也有煤方法容易使费,降低了煤方法对矿井通严密的探测和性掩护支架采掩护支架采煤一种比较创新采煤法可以提高术要求也比较件复杂程度决对煤矿采掘的     

岩石力学数值模拟力学参数的确定与验证

依据赵庄煤矿地质勘探报告,结合不同岩层性质,采用岩石质量评价法,确定了各岩层合理的节理间距与力学参数。依据合理的岩石、节理力学参数,对3304工作面采动岩层数值模拟,将模拟结果中冒落带、裂隙带的高度与经验公式计算、现场高位钻孔考察分析结果比较,模拟得出的覆岩冒落规律接近于工程实际,验证了节理间距与力学参数的合理性。     

试论我国岩石力学的研究现状与发展动向

从岩石力学试验、本构理论、岩石损伤力学、分形岩石力学、数值计算方法、计算机技术在岩石力学中的应用等方面对我国岩石力学的研究现状进行了分析研究,并进而对我国岩石力学发展的新动向进行阐述.     

数值模拟研究中采动岩体力学参数的确定

为了建立一种在数值模型中确定煤岩体物理力学参数较为实用有效的方法,采用实验室试验和现场监测相结合的方法,并借鉴前人的一些经验公式,使模拟结果更加接近真实的反映煤岩层变形和破坏行为．研究结果表明,这种岩体力学参数的选取方法,将实验室试验结果和现场围岩破碎程度测试结果,与岩体力学参数的选取结合起来,使岩体力学参数的确定方法从原来完全凭借经验,到将经验、实测与理论方法相结合,使围岩力学参数的确定更具有一定的科学性．该方法可以比较简单地使数值模拟中岩体物理力学参数合理化,并使模拟结果能更大程度的真实反映工作面在实际的采掘过程中的煤岩体变形和破坏情况．但绝对不能说,依照本方法得出的参数本身就是真实的岩体性质参数．     

深部岩体力学与开采理论研究进展

随着地球浅部矿物资源逐渐枯竭,深部矿产资源开采已然趋于常态。然而,由于深部岩体典型的"三高"赋存环境的本真属性及资源开采"强扰动"和"强时效"的附加属性,导致深部高能级、大体量的工程灾害频发,机理不清,难以预测和有效控制,传统岩石力学和开采理论在深部适用性方面存在争议。国家"十三五"重点研发计划"深部岩体力学与开采理论"针对上述难题进行了系统研究,本文详细总结了项目研究进展,包括:①初步形成了原位保真取芯、保真移位、保真测试的技术体系并开展不同深度原位恢复物理力学试验;②系统探索了扰动条件下不同赋存深度岩体原位长期力学行为,构建了不同赋存应力环境的岩石动态本构模型;③提出了适用于复杂地质条件下深部非线性岩体平均应力与变形模量的关系式,开发了批数据处理网络算法反演深部地应力场,系统研究了岩石破坏过程中的能量积聚、能量耗散特性;④提出了"强扰动"和"强时效"特征的判定依据,探索了深部开采强扰动应力路径下煤体损伤规律及非连续支承压力理论,研究了深部开采强扰动煤体损伤破裂、能量演化及渗透特性;⑤建立了岩体介质复杂孔隙结构的三维可视化模型,实现了裂纹动态扩展过程中应力场的可视化,研发了可视化物理模型的三维应力场的冻结实验装置;⑥开展了深部硬岩矩形隧洞围岩板裂破坏的试验模拟,提出了深部近采场区域应力平稳释放理论与方法,研发并应用了深部硬岩高应力诱导与爆破耦合的破岩方法与技术;⑦概括了深部硬岩强卸荷下3种灾害模式的破裂孕育分异演化机制,提出了基于物质点原理描述岩体连续-非连续计算分析新方法,创新了硐室稳定的裂化-抑制支护方法;⑧分析了深部煤炭安全绿色开采的主要影响因素,初步构建了"高保低损"型深部煤炭安全绿色开采新模式;⑨建立了深部地下开采空间模型及生产计划动态优化模型,提出了深部掘进工作面卸荷技术、深部高应力矿柱一体化卸压控制对策以及深部卸压帷幕应力隔断技术。基于以上内容,初步构建了深部岩体力学与开采理论研究体系,以期为未来中国深部矿产资源开发提供理论基础与技术支撑。     

矿物加工工程专业实施国际工程教育的建设与实践

实施面向国际工程教育的培养模式是我国高等工程教育与时俱进和适应国际人才发展的需要。本文立足矿物加工工程专业的国际化,依照国际工程教育的培养体系、矿物加工工程专业的发展和学科特色,在介绍其工程教育的专业定位与培养标准的基础上,着重探讨和实践了我校适应国际工程教育人才培养的人才培养总体思路、专业课程教学模式、教学与实践的融合与互补,以及多元科技创新体系的建设与实践,分析了保障国际工程教育人才培养质量的考核要素和实践效果。     

急倾斜互层厚大磷矿体的采矿方法优化研究和数值分析

为解决急倾斜互层厚大磷矿的采矿工艺,详细叙述矿体及围岩的禀赋情况,结合矿山提供的开采技术条件、矿岩及围岩的岩石物理力学性质和RQD值,运用RMR分类方法对岩体质量进行分级,确定岩石质量为Ⅲ级,为采矿方法选择提供理论依据。采矿方法中采用剔除夹石的方式提高出矿P_2O_5的品位,并推荐阶段空场法和无底柱分段崩落法开采本复杂矿体,利用FLAC3D建立开采的计算模型,从压应力状态和拉应力状态分析开采过后,矿柱和围岩受力情况;按岩体塑性分布情况分析,得出矿房间柱和顶柱处于高应力塑性屈服状态整个采场大部分矿柱均出现剪切塑性区和不同程度的拉伸破坏塑性区,有利于开采区顶板岩层垮塌和冒落,为最终确定合理的采矿方法提供了理论依据。     

露天矿端帮开采参数计算分析与围岩应力数值模拟研究

对安家岭露天矿端帮采煤主要技术参数进行了理论计算与分析,并应用FLAC数值模拟软件对端帮开采煤柱间围岩应力动态演变过程进行了模拟研究,得出端帮开采煤柱间应力是相互影响的,围岩垂直应力分布由“微马鞍形”回“马鞍重叠”及“平缓马鞍形”转变的动态演变规律;安家岭露天矿端帮采煤在采宽累计超过80－100m时,围岩应力基本趋于稳定,所确定的端帮开采主要技术参数是合理的。     

Numerical modelling of transfer processes in a waste rock pile undergoing the temporal evolution of its heterogeneous material properties

Waste rock piles producing acid mine drainage (AMD) are complex and heterogeneous unsaturated systems in which multiple coupled processes are involved: multiphase flow of fluids (liquid and gas), heat transfer and mass transport. Numerical modelling is required to consider together these processes. Such modelling was used to evaluate the effects of closing options for a waste rock pile, including resloping and the placement of a cover, on AMD production from the South Dump of the Doyon Mine (Quebec, Canada). The thermal data recorded within the pile during 15?years show a steady reduction of temperature over the last 10?years. The objective of this study was to numerically reproduce the temporal evolution of thermal conditions to answer two key questions: (1) Can the evolution of material properties over time explain observed changes in thermal conditions? (2) If waste rock properties have evolved, is it effective to cover the pile to mitigate AMD production? Modelling showed that reducing the permeability of materials in the model can reproduce observed temperature changes over time, which cannot be achieved by reducing the reactivity of materials. Results also show that the evolution of hydraulic properties of the waste rock pile can have a direct effect on the global oxidation rate because of their control over the supply of atmospheric air and oxygen in the pile. When the production of AMD is already in decline, simulations also show that a simple remodelling of the surface may be sufficient to significantly decrease the oxidation rate and provide immediate environmental gains, without a cover. However, there may be other benefits related to cover placement that have not been evaluated by our study, especially in relation to the management of water runoff and leachate.     

国土资源部实物地质资料中心实践教学基地:资源勘查工程专业教学内容建设

国土资源实物地质资料中心是防灾科技学院的实践教学基地。本论文针对防灾科技学院在实习基地实践教学过程中存在的一些问题,提出了在实践教学中着重加强实验与实践两个体系的建设。在理论教学实验体系建设中,着力加强单一课程的针对性实验教学;安排好课程实验之间的先后与联系;在实践教学中着重加强生产实习的实践教学建设,针对具体矿山实物资料,构建了四个模块的实践教学内容,分别为:地质制图模块、标本鉴定模块、岩芯探槽编录模块、成矿分析模块。并针对模块化实践教学提出了教学的考核与考评办法。     

煤矿超千米深部全断面岩石巷道掘进机的提出及关键岩石力学问题

为解决超千米深井巷道建设面临的严峻挑战,通过对现有的巷道掘进、支护技术与全断面岩石隧道掘进机(TBM)技术对比分析,结果表明：全断面岩石隧道掘进机优势明显,且满足超千米深井巷道建设的需求,现代化大型矿井也具备引入全断面掘进机的条件,将TBM引入超千米深井巷道建设,在解决所涉及的关键岩石力学和机械制造问题后加以改进,称之为全断面岩石巷道掘进机（RBM--Full Face Roadway Boring Machine）。由于煤矿深部巷道的建设环境与隧洞建设环境存在显著差异,RBM施工将面临两大关键问题--卡盾和刀盘破岩问题。为了揭示RBM卡盾机理,指出了其关键岩石力学问题,包括超千米深井巷道RBM开挖卸荷路径下围岩挤压大变形机理,护盾周围围岩挤压变形分布规律,围岩-护盾-支护相互作用机理,卡盾判据,卡盾防治理论及方法。