软岩采场前方支承压力的分布规律

将采场顶、底板岩层和煤体视为软岩，具有流变性能，引用Ｍａｘｗｅｌｌ流变模型建立支承压力计算公式，并讨论了支承压力的分布特征及其在采场前方煤体上的分布规律。     

变长工作面采场顶板破断机理的力学模型分析

为了深入研究变长工作面采场顶板的破断特征和垮落形态,以工作面长度由大变小的"刀把式"采场为研究背景,运用弹性薄板理论构建了5种不同支承边界条件下的顶板力学模型,通过理论计算得出了大小采面基本顶断裂前后的挠度、弯矩和应力变化,并理论分析了顶板破断的力学机理.研究表明:大面采场顶板首先在板边四周形成"O"形破断,而后在中部形成平面的"X"形破断,两者贯通后构成顶板的"O-X"型破断;小面采场顶板先在顶板中部形成空间"X"形破断,而后与四周形成的"O"形破断交合贯通构成顶板的"X-O"型破断.运用数值模拟方法探究了变长工作面采场顶板塑性区的分布范围和应力场的演化规律,模拟结果对大小采面的顶板破断形态进行了有力验证.     

PDC钻头破岩的动态数值模拟

使用CAD软件建立了81/2”PDC钻头的几何模型,导入有限元软件进行钻头破岩的动态数值模拟,将地层材料设定为正交各向异性,地层倾角为15°。数值模拟结果表明：井眼是一步步“跳跃式”加深的,钻头偏离了地层层面的垂直方向;钻头与地层的接触具有随机性,主要是底部和侧面牙齿与岩石的接触,其它部位与地层的接触较少;在破岩过程中,钻头上下振动引起瞬时速度随时间不断变化,并且在加深井眼的同时,不断横向运动,扩大井眼;在整个数值模拟过程中钻头扭矩也是在不断变化,钻头会发生“空转”和“滞动”现象,并且存在“反转”趋势。本文的研究结果对提高PDC钻头破岩机理的认识具有重要意义,同时为研发控制反扭矩的钻具奠定了基础。     

坚硬厚层顶板群结构破断的采场冲击效应

采用理论分析、物理相似模拟及现场实测相结合的方法,对坚硬厚层顶板群结构的破断冲击效应进行了分析.研究表明:多分层坚硬顶板群结构的破断冲击载荷在短时间内会产生较大的波动,工作面来压特征受多分层顶板垮断的联合作用;采场冲击来压强度主要与顶板赋存厚度及自身岩性特征有关,对于岩性相近的顶板岩层,厚度越大,对采场的矿压冲击影响也越剧烈,但厚层顶板垮断后的结构对其上覆顶板岩层的冲击载荷强度具有一定的缓冲.以大同矿区坚硬顶板群结构下的煤层开采为例,现场实测分析得到的工作面采场来压特征说明多分层顶板的垮断失稳有一定的随机性,但各分层顶板的单层垮断或多层同步垮断几率在整个煤层开采过程中基本保持不变.     

康家湾 矿深部难采矿体采场稳定性及结构参数优化研究

采用大型有限元分析软件——ANSYS对康家湾．矿深部难采矿体典型采场顶板的稳定性及其对采场围岩力学状态的影响进行数值模拟、非线性分析，对9种典型采场结构模型的模拟结果进行了比较分析，根据分析结果结合采掘效率和开采成本等因素确定了采场最优结构参数，并对当前采矿方案提出修正和调整建议，以便更清楚地掌握深部地压变化规律，有效地进行地压管理，实现深部破碎带矿体及顶板不稳固矿体的安全高效开采．     

阜山金矿采场稳定性数值模拟

根据阜山金矿地质资料，用有限元法模拟了不同采充高度采场的应力场和位移场。结果表明：采用尾矿充填并配合上盘锚杆是维护围岩稳定性的有效方法；合理的采充高度是分层高度为４ｍ，最大控顶距为６ｍ。该结论可用于指导采场的设计。     

坚硬厚层顶板的破断失稳及其控制研究

以晋华宫煤矿坚硬厚层顶板条件为工程背景,通过理论分析与现场实测相结合,研究了厚层坚硬顶板的临界失稳条件、失稳方式、影响失稳的因素以及失稳的机理,提出了厚层坚硬顶板失稳控制的方法.研究表明,岩层自身属性及赋存特点对坚硬厚层顶板破断后的承载具有重要影响;坚硬厚层顶板断裂失稳的发展受顶板断裂长度的影响显著,而提高支架支护强度对顶板断裂失稳的控制作用是有限的;提出对厚层顶板实施爆破预裂减小顶板断裂长度和合理支架选型提高支架支护强度相结合的顶板控制方法.通过在晋华宫煤矿8210工作面的应用实施,工作面支架末阻力与时间加权阻力分别占额定工作阻力的85.3%与83.7%,工作面顶板随采随垮,煤壁片帮深度控制在0.2～0.3m范围.     

康家湾矿深部难采矿体采场稳定性及结构参数优化研究

采用大型有限元分析软件--ANSYS对康家湾煤矿深部难采矿体典型采场顶板的稳定性及其对采场围岩力学状态的影响进行数值模拟、非线性分析,对9种典型采场结构模型的模拟结果进行了比较分析,根据分析结果结合采掘效率和开采成本等因素确定了采场最优结构参数,并对当前采矿方案提出修正和调整建议,以便更清楚地掌握深部地压变化规律,有效地进行地压管理,实现深部破碎带矿体及顶板不稳固矿体的安全高效开采.     

极软岩巷道的数值模拟技术研究

极软岩巷道具有持续塑性变形破坏工程特征，单一支护方式难以控制．故而通过对围岩变形机理、破坏过程分析研究，采用有限元和RFPA计算软件，进行模拟分析，互相印证，提出二次锚注支护方案，为软岩巷道支护提供了依据．     

小铁山矿分段分条充填法采场结构参数的三维有限元分析

采用三维有限元数值分析方法,结合小铁山矿分段充填法实际,对不同有场结构参数条件下矿体应力分布、能量释放和采场体积闭合进行了计算,为合理、安全垂采矿体提供了必要的切合实际的结构参数。     

论采场前方支承压力的形成及应用

通过阐明采场前方支承压力存在形成和发展过程,从形成机理上给予解释说明。并应用这一规律解释了有关矿压现象。     

倾斜软岩平巷位置优化的数值模拟研究

结合工程实际,运用功能强大的FLAC3D等数值模拟软件,对不同层位倾斜岩层中巷道不支护允许大变形状态下进行数值模拟计算,研究巷道处于不同层位时巷道围岩位移、应力和塑性区的变化规律,研究表明,对于倾斜软岩平巷,其层位选择相当重要,当存在一定厚度的稳定岩层时,沿稳定岩层顶板掘进对巷道变形、应力集中及巷道塑性区分布等均较为有利,对控制巷道变形量、降低巷道支护成本、提高巷道掘进速度也有着重要影响,同时也减少了巷道使用期间的返修、保证了巷道的安全使用.     

软岩地下洞库施工的水土耦合有限元模拟

为了解决饱和软岩地下洞库开挖稳定数值模拟分析中的2项关键问题：合适的本构模型和超孔隙水压对岩体受力变形的影响,基于软岩的类超固结土性质,将下负荷面理论应用于修正剑桥模型,推导出适用于研究软岩地层开挖数值模拟的简易本构模型,并通过三轴试验结果与数值模拟结果相比较验证新本构模型的适用性;然后通过某一实际软岩地下洞库开挖工程的数值模拟,对比分析水土耦合和水土非耦合方法得到的数值模拟结果与现场实测结果间的符合程度.结果表明,新提出的所需参数较少的简易软岩本构模型能较好地模拟岩体在开挖过程中的受力变形特征,同时发现采用水土耦合算法模拟饱和软岩地下洞室开挖能够很好地模拟实际开挖过程中围岩的受力与变形情况.     

采场矿压机械模拟试验系统的研制及其应用

本文以矿山理论为基础，以相似理论为依据，对采矿压模型试验研究中，采用相似模拟与物理模拟相结合的方法，即，机械模拟方法进行了探讨。     

无间柱连续采矿采场参数的多指标正交有限元设计

采场参数是否最优将直接影响无间柱连续采矿采场的稳定性和技术经济指标的高低，从而决定试验的成败，用有限单元数值模拟和数理统计中的多指标正交设计法相结合来优化设计采场参数，解决了多因素，多水平和多指标模型的问题，取得了良好的效果。