散体顶板锚拉支架系统的离散元数值模拟

本文采用最新的离散元 UDEC3 .0版本对锚拉支架支护散体顶板进行了数值模拟分析计算 ,研究了散体顶板的应力场 ,锚拉支架的锚杆的轴力和拉杆的拉力 ,顶板位移 ,拉杆的变形迹线 ,锚拉支架维护散体顶板的稳定情况等。     

散体顶板锚拉支架系统的离散元数值模拟

本文采用最新的离散元UDEC3．0版本对锚拉支架支护散体顶板进行了数值模拟分析计算,研究了散体顶板的应力场,锚拉支架的锚杆的轴力和拉杆的拉力,顶板位移,拉杆的变形迹线,锚拉支架维护散体顶板的稳定情况等。     

充填支架与顶板的相互作用关系数值模拟研究

为分析膏体充填开采充填支架与顶板的相关作用关系,确定支架参数和顶板受力的情况,采用数值模拟方法,研究了不同支护强度下充填支架对工作面顶板的下沉、离层、应力分布等影响。结果表明,充填工作面围岩破坏范围较小,充填支架对顶板下沉、离层和应力分布影响较小,顶板最大垂直应力大致为支撑强度的2倍。     

基于离散元的节理硐室围岩数值模拟

节理产状及其力学性能决定了岩体的完整状态,对硐室围岩整体稳定具有重要影响。考虑硐室建设过程中原岩应力释放率、节理间距、节理倾角及硐室埋深4个因素,采用离散元UDEC程序模拟了节理硐室围岩和支护结构受力状态。结果表明：①随着原岩应力释放率的增加,衬砌结构承担的荷载趋于减小,当释放率达到某一极限值时,会引起上覆岩体节理面整体错动、垮落,衬砌结构主要承载部位由仰拱向拱顶转移;②节理间距的增大增强了岩体的完整性,有助于增强岩体自身承载性能,提高围岩整体稳定;③节理倾角决定了衬砌结构主要受力部位;④随着埋深的增加衬砌结构内力及屈服单元数量总体呈增大趋势。     

基于离散元的边坡稳定性模拟研究

云南磷化集团下属的尖山磷矿坡顶出现裂缝后,采取了包括停产、封堵处理裂缝、加强坡顶的巡回观测等一系列措施,避免了裂缝的进一步发展和恶化,对边坡的暂时稳定性起到积极的作用.但在对该矿山稳定性的判断上由于监测数据不足,存在一定的误区.以云南磷化集团矿山重大事故隐患辨识和危险性评价研究为依托,采用离散元对边坡稳定性进行了模拟,模拟结果表明,在现状条件下(边坡长200 m),如果出现裂缝的区域全部滑落,则大约滑落量为95万m3,严重影响到采场采剥作业的人生及设备安全.经方案比较,局部放缓成本较低,可降低相关风险.     

煤矿矸石充填效果受夯实角影响研究

为了研究充填支架夯实机构的夯实角对矸石散体夯实效果的影响,以ZC1800/14/25型充填液压支架为原型,采用离散元数值模拟的方法构建矸石充填工作面空间模型,分析了推压板和矸石散体在夯实过程中的力链演化,研究了夯实角与夯实板推压力、矸石破碎程度、欠接顶量和矸石质心位置之间的关系。结果表明：随着夯实角的减小,夯实作用会影响到较大范围的矸石并压碎部分矸石,夯实板压力较大;随着夯实角的增大,夯实板压力降低,且推动的矸石量较少。最终确定夯实角为10°时,夯实机构对矸石散体的充填效果最好,此结论可为充填工作面现场操作提供理论依据。     

构造应力场下巷道支护离散元数值模拟研究

深部矿井巷道在构造应力场作用下,顶板受高水平应力影响,剪切破坏严重,是围岩重点破坏部位。运用离散元数值模拟方法,模拟了处于构造应力场下一煤巷应用锚网支护的效果,通过对比不同支护方案的围岩控制效果,得出最优方案为全断面高强锚杆加顶板锚索补强。     

基于离散元的螺旋滚筒装载模拟研究

螺旋滚筒是采煤机装载的主要部件之一,承担着截煤和装煤的重要作用。滚筒的装载是一个很复杂的工作过程,很难用数理模型来评价和计算滚筒的装载效率。基于离散元理论,对滚筒的装载机理进行了分析,并建立了采煤机反装前滚筒装载的三维模型,模拟了滚筒的装载,并对影响滚筒装载的多个单因素进行了模拟分析。这对滚筒的研究提供了一种新的思路。     

含充填裂隙砂岩破坏特征的模拟研究

深部应力环境下充填裂隙会影响岩石的破坏特征,针对此问题,基于PFC2D模拟了充填裂隙对砂岩裂纹发育、力链和应力场演化特征的影响。结果表明：试样在属性相对较弱的充填裂隙内部起裂,在承压条件低于砂岩颗粒破坏的阈值前,裂纹仅在充填裂隙内部发育,超过阈值时裂纹在充填裂隙尖端突破;砂岩颗粒与充填裂隙尖端交界处受较高的压应力,充填裂隙内部分布有拉应力;充填裂隙中部的应力集中导致试样起裂,裂纹突破充填裂隙后,内部形成卸压区,试样由两侧完整部分承载。     

基于数值模拟的充填采矿地表移动规律研究

通过FLAC3D软件建立的三维数值仿真模型,结合有限元理论,针对辽宁某矿露天转地下开采过程中的地表沉降问题进行了研究。研究结果表明,随着充填率的增加,顶板最大主应力和竖向位移均呈现出降低的趋势。在-40米首次开采中段回采后及时进行充填的情况下,100%充填率相比于90%充填率,竖向位移最大值降低了45%;当回采至305米中段时,100%充填率相比于90%充填率,竖向位移值降低了22%。地表监测点的竖向位移和水平位移均随充填率的增加而降低。在保证95%充填率的情况下,地下开采对地表构筑物的影响较小,满足规程允许的地表变形值。该研究结果对该矿山露天转地下开采地表沉降规律提供了有益参考。     

综采覆岩破坏离散元数值模拟分析

采用离散元数值模拟的方法研究煤层综放开采覆岩破坏规律,对数值模型的计算结果分析得出:通过提高综采支架支护阻力,可抑制工作面控顶区附近顶板采动裂隙发育高度,使其不波及松散含水层,从而实现高承压松散含水层下,提高上限安全开采目的,为高承压松散含水体下缩小安全煤岩柱开采,合理解放和回收防水煤柱内所呆滞的煤炭资源提供了理论基础。     

固体充填开采地表沉陷规律数值模拟

固体充填开采是近年来发展的一种较好的绿色开采技术,在国内获得初步应用,但实测资料较少。结合一个试采工作面,采用FLAC3D数值模拟手段,对固体充填开采不同充填率及充填体不同弹性模量条件下地表下沉规律进行研究。研究表明,随着充填率从100%减小到50%,地表下沉最大值从312 mm增加到907 mm,充填率对地表下沉的影响很大,在选择充填开采的时候,保证充填接顶对防止地表变形过大很有帮助。随着充填体弹性模量从0.24 GPa增大到24 GPa,地表最大下沉值迅速减小,选择合理的充填体级配很重要,只要充填体达到抗变形能力即可。     

基于级配的某铅锌矿充填集料优化研究

甘肃某铅锌矿采用戈壁集料作为充填集料,由于充填浓度较低,粗骨料严重磨损管道,排水工作量大,胶凝材料消耗量大,充填成本居高不下。为此,该矿山对充填集料级配进行优化,用一部分选厂全尾砂替换戈壁集料而形成混合集料,按戈壁集料：全尾砂为0.7∶0.3、0.75∶025、0.8∶0.2、0.85∶0.15和0.9∶0.1的比例分别研究其粒级组成和级配,最终确定0.7∶0.3时为最佳级配。通过实验室试验,对各比例混合集料的和易性进行测试,最终得出的结果与级配研究相符,说明研究结果对优化矿山充填集料具有很好的指导意义。     

基于离散元方法的PDC钻头切削齿破岩机理数值模拟

工具破岩机理研究对于石油钻探、煤炭和矿物开采、隧道和地下硐室建造等工程领域具有重要意义.切削工具的结构参数及真实物理环境对破岩效果影响显著.采用离散元方法模拟PDC齿在不同切削速度、切削角度、切削深度以及围压参数下的切削破岩效果,得出PDC齿受到的切削力及岩石裂纹发育情况的变化规律.研究结果表明:在PDC钻头切削岩石过...     

浅谈充填体质量与充填工艺的关系

随着充填采矿法应用的日益广泛,提高充填体质量就成为一个重要问题。充填料浆浓度控制、采场脱水、胶凝材料选取等相关充填工艺的改进可以提高充填质量。本文介绍了在高浓度充填中,选择合适的充填挡墙改善采场脱水、采用低水化热高强度的充填胶凝材料等技术,以建立可靠、高效的充填系统,保证矿山安全生产。     

富家矿充填工艺的选择与碎石胶结充填的实践

充填采矿法是防止地表塌陷和提高矿石回采率的有效方法,但充填采矿法增加了充填工艺,尤其胶结充填矿山的充填成本较高.因此,寻求降低充填成本的工作愈显重要.通过从碎石充填的含泥量,充填料浆浓度、骨料级配几方面进行研究实践,寻找出碎石胶结充填水泥掺量、骨料含泥量、充填料浆浓度、充填体强度之间的关系.     

矸石固体充填散体材料注浆扩散试验研究

为得到整体性好、抗压强度高的胶结充填体,对紓配矸石散体材料进行注浆扩散研究.基于幂律流体流变方程和渗流运动方程建立了柱形扩散理论公式,并应用COMSOL Multiphysics模拟软件对浆液扩散进行了数值模拟,得到浆液扩散半径与材料孔隙率、水灰比和注浆压力成正相关.通过设计正交试验对紓配矸石散体材料进行注浆扩散试验研...     

散体充填材料压实力学特性的宏细观研究

为提高西部矿区散体充填材料的抗压性能,采用扫描电子显微镜技术、图像处理技术以及颗粒流数值模拟相结合的方法,研究散体充填材料的细观参数与宏观应变量之间的关系。通过选取颗粒等效粒径、颗粒形状系数、颗粒定向度、表观孔隙率、连通率和颗粒接触关系等6个指标对散体充填材料的形态特征、孔隙特征、接触特征进行了细观量化分析;通过PFC数值模拟对散体充填材料细观参数与宏观压实力学特性的相关性进行了模拟研究,结果表明：颗粒摩擦因数和颗粒孔隙率是散体充填材料宏观应变量的主控参数。基于西部矿区散体充填材料的细观结构,从减少充填材料孔隙率和增大充填材料摩擦性两方面出发,对其进行优化,并将优化后的散体充填材料在陕北常兴煤矿3101工作面进行工业性试验,实测地表最大下沉量为15 mm,最大水平变形为0.8 mm/m,地表沉陷得到有效控制。     

板裂结构顶板锚梁支护的离散元数值模拟

介绍了采用离散元2D—block对锚梁支护板裂结构顶板进行数值模拟分析计算，研究板裂结构顶板的应力场，锚梁支护锚杆的轴力以及顶板位移及锚固顶板的破坏形式。     

不同级配矸石压实特性数值模拟研究

为研究矸石散体在夯实机构推压过程中的压实特性,建立了矸石颗粒形状模型,通过测量矸石自然安息角的方式获得了矸石的接触参数,并采用离散元法和实验室模拟试验结合的方法,开展了粒径级配对矸石压实特性影响规律的研究.研究结果表明:泰波系数n取0.4时的连续级配为最优矸石粒径级配,压缩率最低;压实力为3 MPa时矸石散体的密实度明...