辅助设计和可视化技术在采矿工程专业教学中的应用

煤矿井下生产系统巷道交错复杂,为了使学生能够理解巷道的空间关系,可利用计算机辅助设计方法绘制采矿工程平面、剖面图及一些立体示意图;井下巷道的受力状况和围岩稳定性难以用理论方法计算,可以使用计算机数值模拟的方法求解这些复杂的力学模型。在采矿工程专业教学中,应加强计算机可视化的应用。     

倾斜岩层巷道底鼓机理的数值模拟

岩层层面对巷道围岩的变形有重要的影响，通过对倾斜层状岩层巷道底鼓的数值模拟研究发现，造成这种坡状鼓起的原因与机理主要是在巷道顶帮高应力的作用下，底板岩层层间发生不均匀的错动与离层的结果。     

动压巷道围岩控制数值模拟

针对巷道受上方回采工作面影响的问题,采用数值模拟的方法,研究了在上方工作面回采过程中产生的超前(侧向)支承压力作用下,锚网索喷+U型钢支护巷道围岩的受力和变形情况。现场工程应用结果表明,受采动影响巷道两帮和顶底板的最大移近量分别为138 mm和105mm,该支护方式可以提高围岩的自承能力,控制巷道变形。     

数值模拟在复杂采空区治理方案优化中的应用

采用了3D-σ程序对空区进行详细的数值模拟分析，较好地模拟了岩土体的三维力学行为，得出了应力应变的分布规律，对空区治理与矿柱回采方案的制定起到了重要的指导作用。     

天坪隧道正洞巷道变形与耦合支护数值模拟研究与应用

针对天坪隧道正洞复杂地质条件下巷道围岩破坏失稳现状,利用FLAC3D有限差分程序建立数值模型,计算分析巷道围岩变形破坏特征,数值模拟显示了应力重新分布状态和围岩变形失稳状态。研究得出:距离巷帮7 m范围内垂直应力高度集中导致巷道出现"关键部位",成为巷道破坏失稳的关键因素。在此基础上,提出了相应的耦合支护对策,并模拟了支护对策的有效性。通过现场工程实践和效果监测,采用该支护对策后,巷道围岩变形量大幅度下降,最大位移量为222 mm,下降比例达85%,能够保证隧道的长期稳定。     

煤巷在蹬空条件下的数值模拟研究

淮南矿业集团张集煤矿1122(3)工作面运输巷支护问题属于典型的蹬空条件下煤层巷道围岩稳定性控制问题。利用UDEC模拟软件对巷道的围岩应力场、位移场及塑性区进行了数值模拟研究,得出类似地质条件下在以锚索网为主体支护形式的基础上,加以对煤柱进行喷注浆加固,使支护具有高强度和高整体性的特点。运用此种支护方式能够很好地控制巷道围岩变形,并且对类似巷道的围岩控制具有指导意义。     

数值模拟在煤自燃控制中的应用

对描述煤自燃过程温度场和氧浓度场的微分方程组采用控制容积积分法进行离散。解算代数方程时采用了温度场和氧浓度场异步耦合及块修正技术和ＡＤＩ技术。自行编制了模拟ＸＫ型煤自燃实验台的ＣＬＴＣＳ程序并进行了试算。     

论采矿工程中的几个地质问题

试图从采矿的角度出发,通过论述几个与采矿工程有密切联系且经常遇到的地质问题。提醒广大地质工作者加大这几方面的工作力度,使勘探工程能为采矿所利用,更好地为矿床开发利用提供依据。     

UDEC数值模拟在回采巷道支护设计中的应用研究

采用现场实测与数值模拟相结合的方法,运用UDEC数值软件定性与定量研究了关岭山煤矿15#煤层大断面巷道锚杆支护围岩的受力、变形及其破坏方式,经综合比较得出了合理的锚杆长度、直径和间排距等支护参数。     

采矿工程中绿色开采的应用浅述

当前我国煤炭开发一直处在高耗水、高损伤以及高排放的粗放式管理状态。而随着我国对环境保护的重视,以及煤炭产业结构调整和转变的时机,必须在这个过程中继续深化改革,以绿色开采协同创新原则实现煤炭行业的转型和升级。为此本文对比传统开采方式的弊端,对采矿工程中绿色开采技术的应用进行分析和讨论,探索绿色开采的技术体系和应用方法。     

数值模拟在工程实践中的应用分析

本文分析了目前数值模拟存在的主要问题及其产生的原因 ,并结合工程实例讨论了数值模拟对工程实践的指导作用     

不同采煤方法下开采沉陷控制的数值模拟研究

为了对比充填开采及条带开采对地表及覆岩破坏控制的效果,本文基于实验室制备的充填材料和理论计算得到的条带开采方案,运用数值模拟软件FLAC3D对垮落开采、条带开采、充填开采过程中地表移动变形及覆岩应力场变化情况进行详细分析。结果表明：充填开采中覆岩释放了少许弹性应变能,其应力略小于原岩应力,覆岩应力场呈线性规律变化。条带开采中覆岩应力场出现应力增高区,煤柱两端应力集中现象严重,围岩稳定性弱于充填开采。两种开采方法下地表沉陷均远小于垮落开采,条带开采中地表各变形值均小于建筑物I级破坏允许值,充填法中地表曲率仅比该允许值大0.02m-1·10-3,仍能保证地面建筑物的安全性。故采用充填开采对地表及覆岩变形的控制效果更佳。     

基于Hoek-Brown参数确定方法的多煤层开采工作面 矿压显现规律模拟研究

结合宁东矿区任家庄矿的生产实例,利用基于Hoek-Brown强度准则确定煤、岩体力学参数的方法,运用FLAC 3D软件模拟分析了任家庄矿3号和5号煤层开采中的矿压显现规律,并根据现场工作面巷道围岩应力和表面收敛监测结果,对比分析了数值模拟结果的准确性。研究发现：基于Hoek-Brown经验强度准则所确定的煤、岩体力学参数与标准煤岩样的实验室测定值有明显差异,两者间并非简单折减关系,而与岩体结构特点、完整岩石强度和开挖影响等因素有关。现场多煤层开采中矿压显现规律的实测与数值模拟结果的比对,进一步验证了基于Hoek-Brown准则确定煤、岩体力学参数的有效性和合理性。     

综放回采巷道稳定性数值模拟研究

本文应用有限差分快速拉格朗日分析方法,对淮南谢桥煤矿1121(3)综放面回采巷道围岩稳定性进行了数值模拟,得出的巷道围岩(煤)应力分布及位移变形规律.研究结果对合理选择综放回采巷道支护形式具有参考价值.     

虚拟现实技术在采矿工程中的应用

该文结合旗山煤矿计算机和网络技术的应用,主要介绍了虚拟现实(Virtual Reality)技术的基本概念,及其在旗山矿新副井提升系统的应用。VR技术作为一门新兴学科,在大型现代化矿井中有着广阔的应用前景。     

基于数值模拟分析的巷道支护设计

以河北金能集团东庞矿2610综采工作面顺槽开挖为背景,用有限差分法（FLAC）模拟巷道的开挖和支护,以围岩中锚杆和锚索不发生破坏为目标函数,对初始支护参数进行优化设计,从而获得合理的支护参数。模拟结果表明,采用优化后的支护参数对巷道进行支护,围岩变形大大降低,围岩完整性增加。在实际应用中取得了良好的效果,为煤巷支护设计提供了一种可行的设计方法。     

煤矿开采损伤数值模拟量化表征与应用

地表岩土层沉陷和生态损伤是采动损伤的主要表现形式,量化表征采动损伤是分析围岩稳定性、设计开采工艺参数和巷道支护参数的前提。本文根据现阶段常用的有限元和离散元模拟方法,提出并定义了损伤度概念,作为表征开采损伤的量化指标,即单元体塑性体积占比和接触断裂长度(个数)占比;利用损伤度量化指标优化了西部矿区高强度开采参数,分析了采动水浸条件下区段煤柱的稳定性和充水断裂构造区域巷道围岩的渐进损伤特征,获得了覆岩损伤度与工作面长度和推进速度的量化关系,可以实现开采参数的合理优化;揭示了区段煤柱采动水浸的渐进损伤特征,认为现有煤柱条件下采空区作为蓄水区域存在渗水危险;量化了充水断裂构造区域巷道围岩损伤分布特征,提出了疏放断层贯通顶板含水层+原有断层裂隙注浆加固+加强支护的解决措施。与导水裂隙带高度、煤柱塑性区发育宽度等常用损伤指标进行对比,损伤度量化指标对于采动损伤表征的敏感度更高,能够实现连续性采动损伤表征。