非静水压力条件下巷道围岩破碎区应力分布特征

煤矿巷道围岩的应力状态与稳定性关系密切,尤其是巷道围岩破碎区的分布范围及应力分布特征的研究,对于确定巷道支护方案,提高巷道围岩稳定性具有重要的理论意义和工程指导价值。以非静水压力条件下圆形巷道围岩破碎区分布范围为研究对象,建立了非静水压力条件下巷道围岩应力状态分析的力学模型,给出了非静水压力条件下圆形巷道围岩破碎区及塑性区的应力与位移的解析解,对比分析了2者随埋深及侧压系数的变化特征。以辽宁大兴煤矿北二采区902工作面运输巷道为工程背景,通过数值分析和理论计算,对比分析了巷道围岩破碎区的应力与位移随埋深及侧压系数的变化特征,评价了围岩稳定性。研究结果表明:在巷道掘进后围岩环向正应力的变化明显比径向正应力剧烈,围岩破坏的主要形式是沿纵向开裂;由于不同区域的围岩变形特征不同,使其黏聚力及内摩擦角等物理力学参数的大小存在差异,从而导致围岩破碎区、塑性区和弹性区边界应力产生不连续现象;在一定埋深范围内巷道围岩破碎区及塑性区范围随埋深的增加而线性增大。当巷道埋深较小时,巷道围岩破碎区较小,巷道处于相对稳定的状态。当埋深较大时,巷道左、右两帮处较顶底板更易发生失稳破坏;塑性区及破碎区半径的比值随埋...     

不同赋存条件巷道围岩力学特征数值模拟研究

为掌握巷道围岩力学特征,以淮南谢一矿513(3)工作面回采巷道的地质条件为背景,采用FLAC3D对不同埋深、不同倾角的巷道进行了数值模拟研究。结果表明:随着埋深的增加,巷道围岩水平位移、垂直位移、水平应力、垂直应力呈非线性增加趋势,并且随着埋深的增加,巷道围岩塑性区逐渐增加;岩层倾角变化对巷道水平位移、水平应力影响较大,对竖直位移、垂直应力影响不大,巷道围岩破坏范围随着岩层倾角的增加逐渐增大,可为安全生产提供指导。     

侧压系数及埋深对巷道围岩应力分布的影响

运用FLAC3D数值模拟软件,分别对埋深600、800、1 000 m和侧压系数0.5、1、1.5情况下煤层底板岩巷顶底板和两帮的垂直、剪切应力分布规律进行了模拟分析。结果表明:随着侧压系数的增加,巷道帮部围岩垂直应力呈递减状态,剪切应力、顶底板围岩垂直应力呈增大趋势;随着煤层埋深的增加,巷道围岩垂直、剪切应力集中区范围不断增大,峰值点位置逐渐向巷道围岩深部移动。研究结果对巷道合理支护选择具有指导意义。     

千米埋深巷道围岩控制技术的数值模拟

华丰煤矿属于典型的千米深井巷道,采用FLAC3D软件建立了三维数值计算模型,设计了6种典型的巷道支护方案,结合巷道围岩破坏特征分析了千米埋深巷道围岩支护方案及支护参数,结果显示全断面锚注支护具有全断面支护、变形小等优点,是一种非常合理的支护方案。     

不同侧压巷道塑性区变异性特征模拟分析

侧压系数λ对巷道围岩稳定影响较大,在不同侧压系数作用下开挖巷道围岩的破坏区形态和范围均不同。应用数值模拟方法,分析了不同侧压系数条件下埋深分别为400 m和800m圆形巷道塑性区分布特征,并提出了相应的巷道支护对策。结果表明:λ=1时,巷道围岩塑性区为圆形;λ>1时,巷道围岩塑性区为竖椭圆形;λ<1时,巷道围岩塑性区为横椭圆形;λ>1时巷道支护应以控制顶底板为主,λ<1时巷道支护应以控制两帮为主;相同侧压时埋深越大巷道围岩塑性区范围越大,但增长幅度与埋深呈非线性关系。     

松软破碎厚煤层巷道合理支护参数的数值模拟研究

某矿4302轨道平巷原有的锚杆支护技术不能有效的发挥作用,导致部分巷道变形严重,维护条件差,维护费用高。针对该轨道平巷地质生产条件,提出了3种可行的支护方案,采用数值模拟方法模拟研究了不同方案的应力分布、塑性区范围以及巷道表面位移特征,通过比较分析,确定了合理的支护方案。现场实测表明,采用新支护方案后,围岩变形得到有效控制。     

断层破碎带巷道支护方式数值模拟优选

在现有破碎段巷道围岩稳定性及支护方式选择、优化理论和分析方法的基础上,应用数值模拟软件FLAC3D对破碎带地质条件下相同断面形状巷道围岩的不同支护方式进行模拟比较,以确定合理的支护方案,为现场施工提供依据。     

特厚破碎煤层巷道支护数值模拟研究

针对塔山井田石炭系特厚破碎煤层开拓掘进1070水平大巷的巷道支护问题，进行了分析研究。通过有限差分数值模拟计算（FLAC3．3），得出了巷道锚杆锚索联合支护科学合理的技术参数。     

基于ABAQUS数值模拟的采区巷道断面形状优化研究

 选取矩形、梯形、直墙半圆拱形、圆弧拱形、三心拱形、直墙半圆加反拱形6种常用采区巷道断面形状进行数值模拟分析,研究不同巷道断面形状开挖后位移分布,分析表明直墙半圆拱形巷道变形量最小,且加设反拱后对于减少底臌量效果明显。选取矩形和直墙半圆拱形断面作为代表断面,分析不同埋深H及侧压力系数λ对采区巷道变形特征、围岩应力影响。在此类围岩条件下,当采区巷道埋深小于400 m、侧压力系数小于1.6时,矩形巷道和直墙半圆拱形巷道围岩变形量差距较小,此时可以选择矩形巷道断面以满足经济性要求。     

覆岩裂缝带发育高度的实测与数值仿真方法研究

通过现场实测,获取特定地质开采条件下的裂缝带发育高度,建立适合本地条件的数学模型,对实测数据进行反演分析,运用FIAC-3D进行数值仿真模拟,模拟结果真实可靠,用于对类似条件下的开采覆岩破坏高度进行预计,可以大大降低生产成本。     

实体煤巷道静载型冲击孕育数值模拟研究

随着煤炭资源枯竭、开采环境恶化,矿山冲击灾害频发,严重制约了安全高效开采。针对实体煤巷道掘进冲击及其影响因素,利用数值软件对埋深、侧压系数、煤层厚度和巷道宽高比等进行了模拟研究,认为大埋深和大巷道宽高比均显著增加了围岩变形能的积聚程度,侧压系数大于或小于1以及煤厚在20 m范围内变化时也增加了巷道围岩的冲击概率,为巷道支护、补强支护参数设计以及降冲防冲措施制定提供了依据,对巷道安全施工有重要的指导意义和工程实践价值。     

尾矿库加高与隧道开挖相互影响的数值模拟研究

以某尾矿库加高与下穿隧道开挖为例,采用有限差分法进行数值模拟,分析了既有尾矿库现状下开挖隧道对尾矿库的影响,以及后期尾矿库加高对隧道的影响。分析结果表明:1)隧道开挖引起的岩体应力重分布范围约为隧道直径范围的3倍左右,不会波及到地表尾矿库,隧道掘进对现有尾矿库影响甚微;2)隧道周边岩体应力分布规律主要由隧道开挖过程形成,尾矿库堆高加载作用对其没有影响,只附加其应力值。隧道处于岩体应力拱保护范围内的低应力区域,周边岩体应力平衡,处于稳定状态;3)数值模拟方法用于研究尾矿库加高与隧道开挖相互影响是可行的,该方法可供类似项目借鉴。     

基于数值模拟的红岭铅锌矿岩层移动带圈定

根据红岭铅锌矿开采技术条件,用HyperMesh软件建立符合矿体复杂特征的三维有限元数值模型,对红岭铅锌矿各中段开挖后的岩层移动规律进行了深入分析,获得了红岭铅锌矿岩层移动范围。结果表明:岩层移动破坏范围的模拟结果与现场实测值较为吻合,通过数值模拟位移分析,确定了矿体上盘岩层移动角59.2°,下盘岩层移动角63.8°,端部岩层移动角68.9°,圈定了红岭铅锌矿矿床开采地表移动范围,为红岭铅锌矿安全高效开采提供了理论依据。     

薄层复合顶板围岩破坏数值模拟分析

通过数值模拟了不同侧压系数下薄层复合顶板的围岩的破坏特征,结果表明,侧压系数影响着巷道围岩的破坏。对于进一步深入理解深部岩体中巷道破坏失稳机制并采取有效的加固措施等具有重要的理论和实践意义。     

掘进巷道压入式通风粉尘运移规律数值模拟

为了解决掘进巷道粉尘的严重污染问题,以西藏自治区某铜多金属矿为工程背景,运用数值模拟与现场测试相结合的方法,对掘进巷道采用压入式通风时的粉尘分布规律进行研究。通过GAMBIT建立几何模型,并运用FLUENT软件模拟压入式通风条件下粉尘的运移规律。模拟结果表明,掘进巷道内的粉尘在1 200s时基本全部排出,同时模拟结果与实测数据基本一致。     

综采面支承压力及塑性区变化规律数值模拟研究

以白坪矿二，煤层为具体原始条件，利用三维数值模拟软件FLAC^3D，分析了随采高不同，综采工作面前方支承压力及煤壁塑性区分布特征和变化规律。     

煤巷掘进过程煤层瓦斯运移规律的数值模拟

研究煤巷掘进过程中瓦斯运移规律对瓦斯灾害防治具有重要的意义.本文构建了瓦斯流动的固气耦合模型,应用RFPA_GASFLOW软件对煤巷掘进过程瓦斯运移进行数值模拟.研究表明,煤巷掘进过程中,掘进巷道周围产生瓦斯渗流场,瓦斯压力梯度等值线呈轴对称分布并随着巷道的掘进向前移动;掘进工作面前方和掘进巷道两帮煤壁内的瓦斯压力的变化规律相同,瓦斯压力在渗流场内呈抛物线分布,瓦斯压力梯度在巷道附近最大,并逐渐增加至煤层初始瓦斯压力,采掘作业只对巷道周围一定范围内的瓦斯压力有影响;随着煤壁暴露时间的增加,巷道周围煤层中的瓦斯压力和瓦斯流量逐渐降低,最终趋于稳定.     

开采覆岩运动特征及动力响应的数值模拟研究

以地质单元勘查研究报告为背景,应用计算机对某煤矿厚岩浆岩下煤层开采时覆岩移动规律及其动力响应进行了数值模拟分析,得到:①由于岩浆岩这种特殊岩层的存在,使采空区上覆岩层的运动规律发生变异;②岩浆岩存在时,岩体内的应力、变形及位移的变化趋势,揭示了工作面开拓过程中岩体内应力的重新分布过程、工作面支承压力和支架阻力的变异性。