基于整体锚固理论的多裂隙顶板注浆加固机理

基于整体锚固理论,结合库伦-摩尔准则、结构面剪胀效应以及充填物节理峰值剪切强度模型,得出注浆多裂隙顶板承载力提高值公式。采用块体离散元3DEC数值模拟软件对宏岩煤矿回风下山进行注浆前后数值模拟,得出宏岩煤矿回风下山注浆多裂隙顶板承载力提高值公式为Δq=0.464C_0,并利用3DEC验证该公式。理论计算、数值模拟与工程试验均表明:在二次工程应力扰动下,对巷道顶板进行注浆,可以提高注浆顶板锚固体对于上覆岩层载荷的承载力,从而有效抑制巷道顶板的下沉,顶板围岩得到了有效控制。     

基于块体理论岩体稳定性分析及三维数值模拟研究

本文介绍了基于不连续变形方法的块体理论.以某金矿运输巷道为工程背景,详细论述了围岩中关键块体的判别及块体最大可动区域的确定,并通过BST和UNWEDGE程序进行关键块体计算.通过块体理论方法在围岩稳定性分析中的应用,分析了围岩稳定性的影响因素和关键块体的安全系数,对围岩塌陷区的加固机理进行了研究,并对围岩稳定性进行了数值模拟研究(3DEC),验证围岩塌陷区进行加固支护方法具有一定效果.     

振动筛筛分过程的数值模拟及其进展

振动筛是目前工程中最常用的筛分机械,筛分性能是振动筛在设计和应用中面临的重要问题,然而至今筛分理论却不能圆满解决这些问题。目前一种基于离散元的数值模拟方法被用以模拟和分析筛分问题,研究实践表明该方法是散体动力学分析的一种有效的工具。介绍了振动筛的研究背景和离散元法的基本理论,综述了离散元法的在筛分领域里的应用,讨论了目前筛分模拟的主要困难和未来发展中亟待解决的问题。     

复合顶板沿空掘巷煤柱尺寸优化

为研究复合顶板沿空巷道围岩变形破坏机理,通过3DEC数值模拟离散元方法分析了10种不同方案。研究表明:复合顶板沿空巷道顶板下沉量和煤柱帮水平位移量较大,是巷道支护的关键问题,同时确定在硬软相间类复合顶板条件下沿空掘巷窄煤柱的留设宽度为3.5 m。     

数值模拟在矿井涌水量预测中的应用

目前矿井涌水量通常采用解析法来进行预测,但往往与实际结果出入较大,特别是水文地质条件复杂的矿井更是如此。以朝克乌拉煤矿矿井涌水量预测为例,探讨采用数值模拟软件Visual Modflow解决这一问题的方法。通过对朝克乌拉煤矿水文地质条件等的分析圈定模拟范围,建立与实际情况相符的数学模型。在设定模型边界条件、模型空间离散、初始条件及模拟期基础上,对模型进行识别与验证。对首采区的矿井涌水量进行预测研究,进而依据首采区的涌水量预计结果确定矿井涌水量。数值模拟结果为朝克乌拉矿水体下安全开采提供了理论参考。     

大井法在煤矿涌水量预测中的应用

目前矿井涌水量预测的主要方法有数值模拟法、比拟法、大井法、Q-S曲线方程法,其中大井法是应用广泛的方法。在对大井法理论分析的基础上结合工程实例,较为详细地阐述了大井法在煤矿生产中的具体应用,对煤矿预测涌水量工作有一定的指导意义。     

回采动压影响下软岩巷道变形规律数值模拟研究

为正确指导首山一矿己_15-1712110工作面机巷受回采动压影响下的经济安全支护,利用3DEC离散元数值模拟软件,对工作面机巷在掘进以及回采过程中受到动压影响下的巷道围岩受力以及塑性区分布进行了数值模拟计算,并分析了巷道围岩变形破坏规律。研究结果表明,在巷道挖掘后,巷道围岩的受力状态发生改变,巷道两帮逐步形成应力集中,巷道围岩出现损伤。巷道开始回采后,动压影响开始显现,围岩的变形量和变形速率明显加快,且随工作面回采呈加速趋势。     

基于3DEC的隧道开挖围岩变形特性研究

运用合适的刚度参数对实际工程进行数值计算,采用ANSYS建立基础模型导入3DEC中,克服了3DEC建模程序的固有缺陷;根据节理岩体变形参数以及孔隙水压力对结构面变形特性影响的研究结论,利用3DEC对黑山隧道在开挖过程中的变形规律进行了研究,得出浅埋破碎围岩区开挖沉降变形影响距离为60m等,与工程实际符合较好的数值模拟结果,从而为确定合理的二衬作业时机奠定了基础。     

工程岩体不连续变形分析的几种方法

详细介绍工程岩体不连续变形分析的离散元法、有限单元法、边界元法、当量体法和数值流形方法,及在工程岩体不连续变形分析应用中的优点和不足。     

基于正交试验的巷道支护参数优化研究

巷道支护参数选择的合理性和科学性是保障其长期稳定的关键。以某铜矿巷道为研究背景,在工程地质条件研究的基础上,利用3DEC离散元软件构建了矿山巷道的三维数值模型,设计了3因素3水平L₉(3³)支护参数的正交试验方案,获取了在不同参数条件下的变形规律和支护效果。通过对巷道支护参数优化以及经济合理性比较分析,确定了较优的巷道支护参数,即锚杆直径28 mm、长度1.75 m、间排距1.2 m, C20混凝土喷射厚度100 mm。采用极差分析方法对影响巷道稳定各因素的敏感性进行分析,从巷道顶板沉降和侧帮水平变形不同角度分析,得到的巷道支护参数因素的敏感性不同。研究结果在一定程度上为矿山巷道支护提供了技术参考,同时对处于类似地质条件下的矿山巷道支护具有一定的参考价值。     

一种具有时空特征的工作面涌水量预测新方法

以预测未采工作面的涌水量为目的首次将涌水量预测中具有时间特征的灰色理论GM(1,1)模型和具有空间特征的水文地质比拟法有机结合起来,提出一种具有时间空间特征的计算方法——GM(1,1)-水文地质比拟法,并对未采工作面进行涌水量预测,预测结果为1 371.4m3/h。采用解析法预测的该工作面涌水量值为1 369 m3/h,二者相对误差为0.175%。所提出的计算方法能够用于未采工作面的涌水量预测,为未采工作面设计临时水仓的大小以及确定排水能力提供一种新方法。     

改进大井法在富含水层下采煤涌水量预测的应用

综合水文地质和工程地质调查结果、室内岩石力学实验、相似模拟试验和三维数值模拟分析,应用地下水动力学理论,改进传统的"大井法",对条带边界下采动过程中工作面涌水量进行预测。针对石嘴山矿区西翼采区特殊的地质背景,对不同开采条件、开采参数下,工作面涌水量变化规律进行了研究。研究结果表明,预留防水煤为150m,工作面采宽为80m时涌水量最小,开采安全性最佳。改进大井法建立在非稳定流泰斯解基础上,较之传统以稳定流为基础的裘布依解预测结果更精确。     

基于相关分析法的煤矿涌水量预测

矿井水害是威胁煤矿安全生产的重要因素之一。在分析煤矿水文地质参数、含水层特征及煤层特征及煤矿开采特点的基础上,选取相关分析法进行矿井涌水量预测。利用数理统计皮尔逊相关系数分析矿井涌水量与其相关因素之间的密切程度,选取SPSS软件建立了矿井涌水量与煤炭产量、掘进进尺及工作面断面面积之间的相关关系;建立矿井涌水量预测方程,并进行了精度预测,得出该矿井的涌水量为145.85 m 3/h。相关分析法在矿井涌水量方面简单有效、可行性强,具有很高的推广价值。     

Numerical Simulation of Mine Water Inflow with an Embedded Discrete Fracture Model: Application to the 16112 Working Face in the Binhu Coal Mine,China

Properly accounting for the effect of heterogeneity of aquifers and accurately predicting mine water inflow during the mining process is still a challenging problem in China. We developed a stochastic modelling methodology that considers a large range of possible multi-scale fracture configurations and heterogeneous porous rock to predict mine water inflow close to the observed data. The coupled discrete fracture–rock matrix models were built for the Binhu coal mine 16,112 working face with the Monte Carlo method. The models were solved using the embedded discrete fracture model to calculate groundwater inflow from the aquifer beneath the coal seam floor. The calculated results and the observed groundwater inflows in the field agreed well. Sensitivity analysis indicates that groundwater inflow increases with increased fracture length and fracture density. The effect of natural fractures introduces a large uncertainty for the models, due to the existence of long fractures that could act as conduits between the Ordovician limestone and no. 14 aquifers. The results highlight the importance of multi-scale fractures on modeling and simulating flow in the mine area.

     

鹤煤九矿涌水水源分析及涌水量预测

鹤煤九矿目前已进入二₁煤层第3水平的开采。为减少突水事故对矿井建设和安全生产的威胁,根据鹤煤九矿2006—2016年矿井涌水量数据,结合矿井过往开采经验,对影响矿井建设与生产的涌水水源进行归类分析,同时对矿井涌水量时间和空间上的变化趋势进行动态评价。采用比拟法和解析法对矿井未来涌水量进行预测,通过可靠性分析确定以比拟法涌水量预测结果,以正常涌水量436.8 m³/h、最大涌水量573 m³/h作为鹤煤九矿防治水的参考依据。     

长汀矿区矿坑涌水量模糊水文地质比拟法预测

基于长汀矿区勘探资料,分别从含水层组特征、断裂构造带水文地质特征、地下水补给、径流、排泄特征、矿井充水类型等方面对该矿区的水文地质条件进行了分析,结果表明:1矿区侵蚀基准面以上的主要充水来源为大气降水、接触裂隙水和断层接触水;2矿区侵蚀基准面以下的主要充水来源为接触裂隙水和断层接触水;3矿区地下水补给主要来源于大气降水,浅部可直接获得补给,深部通过裂隙和断层间接获得降水补给。在上述分析的基础上,基于矿区用水量实测资料,采用模糊水文地质比拟法、传统水文地质比拟法预测的矿坑涌水量分别约为44.69,46.73m3/h。尽管模糊水文地质法的预测结果略小于传统水文地质比拟法,但由前者充分考虑了降雨量、水头降深、开采面积、给水度、渗透系数和补给水源等因素,故其预测结果相对于传统水文地质比拟法而言可靠性更强。分析结果对于精确预测该矿区矿坑涌水量,确保井下安全开采有一定的参考价值。     

新疆北部某煤矿考虑采掘进度的矿井涌水量动态模拟预测

为了更为准确地模拟预测新疆北部某煤矿1号矿区在分区分层开采过程中的矿井涌水量,在分析研究1号矿区的工程地质、水文地质等详细资料的基础上,运用目前主流的地下水数值模拟软件GMS中的Modflow模块对矿井进行三维建模仿真,结合1号矿区的采掘计划和采掘进度,模拟了该矿井在采掘期(10年)的动态涌水量,同时运用矿井的实测涌水量进行了对比验证。最终将考虑采掘进度模拟预测的涌水量、未考虑采掘进度模拟预测的涌水量、大井法计算涌水量、实测涌水量进行了对比分析,结果显示考虑采掘进度模拟得到的涌水量更为接近实测涌水量,验证了考虑采掘进度模拟矿井动态涌水量方法的准确性和优越性。     

基于AutoCAD的地表离散点预计程序设计与软件实现

在“三下采煤”研究工作过程中经常需要对地表分布的离散点进行开采沉陷预计，以获得建(构)筑物移动和变形的具体数值，为煤矿地下开采方案设计和地表建(构)筑物损坏级别预测等提供依据。按照常规预计方法和技术手段，预计过程中基础数据的获取、组织和修改等操作过程效率较低且易出错。针对上述问题，提出了通过在AutoCAD中创建带属性的工作面和离散点参照块，并通过AutoLisp程序提取和组建工作面预计参数数据文件和离散点数据文件，然后调用概率积分法预计程序获得了离散点的预计结果。同时，开发了工作面属性扩展、离散点预计和绘制离散点移动变形曲线等相关命令，并进行了程序设计和软件实现。     

长沟峪煤矿矿井涌水量预测研究

鉴于矿井涌水影响因素的复杂性,建立了基于BP神经网络矿井涌水量预测模型,并运用该模型对长沟峪煤矿+141水平涌水量进行预测。通过预测结果可知,该模型具有较高的精度,将对预测该矿矿井涌水量起到一定的指导作用,并为矿井水利用规划的制定奠定了基础。     

离散元软件PFC在矿业工程中的应用现状及分析

本文介绍了离散元法的基本原理及发展应用概况,概述了离散元软件PFC(Particle flow code)的基本程序,并从矿业工程角度出发,从岩土工程、颗粒分离加工作业等4个方面分类综述了PFC在国内外的应用现状。得出PFC在矿业工程中应用潜力巨大,但限于其本身局限性及现今计算水平,需要做更多的工作来保证模拟的准确性与高效性,最后论述了其在矿物加工领域深入应用的可行性。