基于FLAC3D的冲击矿压围岩变形规律研究

为了研究冲击矿压围岩变形规律,确保矿井安全生产,采用理论分析和数值模拟等手段,理论分析了动静载荷叠加作用下诱发的巷道冲击破坏形式以及巷道冲击破坏必要条件,数值模拟了不同底板条件下巷道围岩塑性区的变化规律、不同水平应力条件下巷道围岩的水平应力分布以及不同能量的动载下巷道帮部水平速度态响应特征。研究为冲击矿压防治技术的制定提供了理论基础。     

基于FLAC3D的综放面矿压显现规律研究

为了确保矿井的安全开采,揭示某矿矿压显现规律,采用FLAC^3D数值模拟软件对工作面走向、倾向力学和位移特征以及工作面初步来压步距、周期来压步距进行了模拟分析。研究得出:在沿走向方向,工作面顶板面形成拱形分布的应力释放区,随着工作面的推进,顶板的覆岩高度和应力拱结构逐渐向上发展;在沿倾向方向,工作面顶底板的位移分布呈现非对称的特征,顶板应力轮廓向工作面倾斜上方偏移;工作面的初次来压步距为40 m,周期来压平均步距为11.8 m,为工作面的支护选择和支护方式提供理论依据,为顶板围岩控制提供了重要参数。     

工作面推进速率对矿压显现规律影响研究

为了研究工作面推进速率对矿压显现规律的影响,分析了工作面推进速率影响因素,利用层次分析法研究了工作面推进速率的影响因素,研究得出:顶板活动、矿山压力显现、刮板输送机性能、采煤机性能、瓦斯排放、自燃发火的影响权重值为0.242 9,0.264 6,0.104 1,0.104 1,0.174 1,0.110 2;矿山压力显现对工作面影响最大;采用FLAC^3D数值模拟软件,研究了在不同工作面推进速率下围岩塑性区、应力场和位移场的分布,得出:随着工作面推进速率的增加,煤壁前方发生剪切破坏和拉伸破坏范围逐渐降低、工作面超前支撑压力逐渐靠近煤壁,并且峰值逐渐增大,应力系数也逐渐增大、煤壁破坏程度减少,致使煤壁的水平位移量减小。     

基于FLAC3D数值模拟的巷道围岩稳定性及支护参数设计研究

为了巷道支护设计的合理性,确保矿井的安全生产,采用理论分析和FLAC^3D数值模拟对巷道围岩稳定性进行分析,利用悬吊理论、压力拱理论对巷道的预紧力、间排距等支护参数进行了校核,得出锚索的支护强度满足支护要求;然后利用模拟分析,对不同的锚杆长度和排距进行分析,研究从围岩应力、巷道断面收缩率以及塑性区分布进行分析对比,研究得出,锚杆的最优长度为2.0 m,锚杆最优的排距为0.8 m,研究为类似地质条件下巷道的支护设计提供一定借鉴意义。     

基于FLAC3D的桥坝基础沉降变形规律研究

为了研究桥坝结构在建设过程中整体结构桥坝基础沉降变形规律,确保桥坝的设计结构最优以及坝体配筋、坝体强度满足要求,采用FLAC^3D数值模拟软件,分析了桥梁结构基础场地地基概况、基础底面特征值计算、地基承载力容许值确定、荷载组合验算以及桥梁基础沉降变形规律,研究得出:在整个结构施加压力之后,整体结构出现较大的沉降,结构的不均匀沉降较小,因此需要进一步优化桥坝的设计结构。研究为类似工程条件的桥坝设计提供一定的理论依据。     

向斜构造区域综采面超前支承压力分布规律研究

与正常回采期间相比,向斜构造区域回采期间的综采面超前支承压力分布规律存在特殊性。采用FLAC^3D数值模拟方法研究了1204综采面向斜构造区域开采期间的超前支承压力分布规律。另外,1204工作面超前支护方式采用单体液压支护+铰接顶梁支护方式,单体液压支柱选用DZ-35型,Π型钢梁选用DFB4000-300型,用压力表对材料巷超前支护范围内的单体液压支护压力进行了实测,分析了向斜构造区域开采期间的超前支承压力分布规律。数值模拟和现场实测研究得出:向斜构造区域回采时,过向斜轴部阶段的应力集中程度最大,仰采阶段的次之,俯采阶段的最小;但俯采阶段的支承压力影响范围最大,过向斜轴部阶段的次之,仰采阶段的最小。     

基于FLAC3D数值模拟的钻孔变形特征及围岩稳定性研究

为了对钻孔变形特征及围岩稳定性进行研究,采用FLAC^3D数值模拟软件,建立了卸压开采数值模型,采用多维耦合数值模拟方法,研究了开采煤层顶板垂直应力随工作面推进的运移规律以及钻孔的挤压安全系数分布规律和剪切滑移量分布规律,分析了钻孔破坏的影响特征。研究得出:随着工作面的开采,上覆煤层产生了同步的位移,且岩层移动范围比下层煤开采范围大;随着开孔位置距离煤层顶板的偏移,当钻孔避开了顶板5~11 m挤压失稳区,钻孔挤压破坏危险区域也相对随之缩小,提高了钻孔开孔位置高度,有效减少了钻孔危险区范围。研究为钻孔的合理布置提供技术支持。     

基于FLAC3D的桥台和坝体基础底面及地基应力分析研究

为了对桥台和坝体基础底面及地基应力进行研究,采用FLAC^3D数值模拟软件,分析了FLAC^3D数值模拟的计算过程,建立了桥坝三维实体几何模型,根据实际情况,对模型所使用材料物理力学性质以及模型的边界条件、上部结构对桥台的外荷载进行赋值研究,模拟分析了桥台和坝体基础底面应力。研究得出:随着桥台与坝体的各个阶段应力的施加,桥台基础底面拉应力主要集中在矩形四周,然而坝体的基础底面拉应力却主要集中在基底两侧,模拟分析混凝土的抗拉强度大于坝体与桥台基础底面最大拉应力,验证了基础强度满足要求。研究为类似工程条件下桥坝基础强度的验证提供一定的借鉴意义。     

基于FLAC3D的深部巷道支护围岩稳定性研究

为了验证某煤矿巷道支护设计是否满足矿井支护要求,采用FLAC^3D数值模拟软件,研究了巷道周围煤岩体应力分布、巷道周围煤岩体塑性区分布、巷道周围围岩体变形规律以及巷道支护中锚杆、锚索轴向力分布。研究得出:巷道顶底板围岩变形为31 mm,巷道两帮变形量为22 mm,巷道右侧锚杆受力明显大于巷道左侧锚杆受力,巷道围岩出现失稳破坏。因此,在进行最终巷道设计时,应增加锚杆、锚索的抗拉强度及减少锚杆、锚索的间排距,从而达到巷道围岩的稳定性,保证矿井安全生产。     

基于FLAC3D的煤矿巷道锚杆支护技术研究

对煤层及顶底板围岩基本情况进行简要介绍的基础上,利用现场试验方法测量得到了锚杆的拉拔力。基于FLAC^3D软件程序分析了锚杆排距对巷道围岩稳定性的影响规律,发现当锚杆排距和间距为1.10 m和0.95 m、锚杆长度为2.40 m时,巷道围岩具有良好的稳定性并且施工成本最低。根据模拟分析最优结果,对锚杆支护技术方案参数进行了详细设计,两帮部位分别设置3根锚杆,顶板部位设置6根锚杆和2根锚索,同时利用金属网进行防护。将设计的锚杆支护技术方案应用到实践中,对各项围岩稳定性指标进行连续监测发现,支护效果良好,能够确保煤矿生产的安全性。     

断层对工作面开采影响数值模拟研究

为了安全高效地采出煤炭资源,采用FLAC^3D数值模拟手段,研究了采动条件对断层的影响,分析了工作面采动断层活化特征进行,然后建立数值模型,对断层尖灭部位两盘沿垂直断面和断层面的位移动态变化规律进行了研究。研究得出:在垂直断面层面上,随着工作面的推进,断层两盘垂直断层并没有发生明显的位移;在断层面上,断层两盘沿断层面发生了一定程度的滑动,最大位移达3 m。     

大倾角三软厚煤层大采高综采面矿压特征及支架适应性研究

为研究大倾角三软厚煤层大采高工作面矿压显现规律、液压支架合理工作阻力及其适应性,针对13030工作面开采的实际情况,应用数值模拟法分析了工作面应力分布规律,并对工作面的矿压显现及液压支架工作阻力进行了现场观测。结果表明:随着工作面的推进,超前支承压力峰值呈现先增大后减小变化规律,两侧支承压力呈不对称分布。支架压力变化趋势基本一致,沿工作面倾向方向呈现出明显的不均匀性,整体分布呈中间大、两端小趋势。基本顶周期来压步距在10.0～14.53 m,动载系数为1.49～1.75,来压比较强烈,循环末阻力占额定工作阻力的52.6％～78.8％,具有较大的富余系数,对工作面适应性良好,能够满足工作面顶板控制的生产要求。