充填体下水平矿柱影响因素和安全厚度模拟分析

为分析东同V号矿体充填体下水平矿柱的稳定性,采用AHP分析方法得出影响充填体下水平矿柱稳定性的因素权重排序,得出水平矿柱的厚度为最重要因素.利用小变形薄板理论的公式计算水平矿柱最小安全厚度为5 m,在此基础上,建立数值模型进一步模拟分析,对水平矿柱厚度为5 m至9 m进行应力、垂直位移及塑性区分析,最终得出,水平矿柱厚度小于7 m时,有破坏的危险,为矿山开采提供指导.      

云南毛坪矿侧压系数与顶板破坏分析

采用RFPA2D模拟软件,采用应力加载方式,对不同侧压系数下的3 m×3 m矩形断面和3 m×5 m×5 m六角形断面进路进行数值模拟。研究云南彝良铅锌矿河东矿区毛坪矿760 m水平第五分层进路开挖时,3 m×3 m矩形断面进路和3 m×5 m×5 m六角形断面进路在不同的侧压系数下进路顶板及矿柱的破坏分析。两种巷围岩以剪切破坏为主,当侧压力系数为1.5时,进路顶板突变破坏相对缓和。而侧压力系数为1.3时,充填体突变破坏较剧烈、破坏程度最大。随着侧压系数的增大,水平方向的位移会逐渐增大,垂直方向的位移会逐渐减小。侧压系数相同时,六角形断面的进路垂直位移比矩形断面的位移小,故在限制顶板位移方面明显优于矩形进路。     

水平主应力下矿山巷道围岩稳定性分析

在数值模拟的基础上,结合武钢某铁矿阶段大巷工程实例,对巷道轴向与水平主应力呈不同方向时分别进行了模拟,分析了开挖后巷道围岩应力、位移变化规律以及塑性区的分布情况,并提出相应的支护方案。研究结果表明:在最大水平主应力的大小一定时,其方向是影响巷道围岩稳定性和支护设计的关键因素之一,最大水平主应力与巷道轴线的夹角越小越有利于巷道围岩的稳定;随着夹角的变大,顶板的应力和变形一直维持在较高的水平,两帮的受力和变形受到的影响较顶底板要大,支护时应该特别注意;喷锚支护可以改善围岩的塑性区,控制顶板沉降和两帮位移,确保巷道的安全。研究结果为采矿巷道稳定性分析和支护设计提供了重要的理论依据。     

毛坪铅锌矿矿岩接触处进路稳定性分析

由于开挖引起应力场的转移造成边界矿体应力集中,开挖难度大。采用RFPA2D模拟软件,研究毛坪铅锌矿3 m×3 m矩形断面进路和3 m×5 m×5 m六角形断面进路在矿岩接触处高应力区的进路顶板及矿柱的破坏分析。同时,选取矿岩接触处的进路建立数值模拟模型,采用RFPA标准模式中的侧压压缩进行加载,得出矩形断面最大能承受水平应力为1 MPa,六角形断面为0.6 MPa。     

诱导巷道的围岩松动破坏区数值研究

当前多数矿山已进入深部开采,而深部硬岩具有高储能、受扰动易破坏的特征,根据这些特点,在矿体中布置巷道诱导岩体破裂,为后续机械开采提供可能。以贵州开阳磷矿为工程背景,利用FLAC^3D软件模拟深部巷道开挖,研究断面形状、地应力水平和侧压系数对巷道开挖的影响,从而得出岩体的破裂规律。数值模拟结果表明：巷道断面形状对围岩变形影响较大,而矩形巷道周围岩体产生的位移和塑性破坏区均最大;巷道位移和塑性破坏区随应力水平的增加而增大;围岩破坏和位移随侧压系数的增大表现出先减小后增大的趋势。在高应力水平和高侧压系数下,采用矩形断面方式开挖巷道,围岩产生的位移和塑性破坏区最大,致裂效果最好,有利于机械切割回采。     

大冶铁矿深凹露天开采最终边坡稳定性分析

针对大冶铁矿东露天最终边坡的工程地质条件,结合实际的开挖步骤与顺序,采用极限平衡理论和有限差分数值模拟两种方法,从分析开挖卸荷引起的边坡岩体应力、位移和塑性区变化规律入手,对最终边坡的整体稳定性进行计算分析.结果表明,边坡安全系数大于1.25,基本处于稳定状态.三个计算剖面上,由开挖引起的应力、位移和塑性区的分布和变化规律基本一致.回填体不仅提高了边坡的稳定性,还为转入地下开采提供了所需的安全覆盖层厚度.     

基于FLAC3D的下向进路胶结充填采场参数研究

采用下向进路胶结充填法的矿山,回采断面尺寸是关系矿山安全生产的重要参数.结合工程实际,采用FLAC3D数值计算软件研究了矩形断面尺寸与采场稳定性的关系,对进路开挖后充填采场应力、位移、塑性区进行了分析.结果表明:进路高度对采场稳定性影响不大,跨度为6 m时采场处于失稳临界状态.      

基于FLAC^3D的下向进路胶结充填采场参数研究

采用下向进路胶结充填法的矿山,回采断面尺寸是关系矿山安全生产的重要参数．结合工程实际,采用FLAC^3D数值计算软件研究了矩形断面尺寸与采场稳定性的关系,对进路开挖后充填采场应力、位移、塑性区进行了分析．结果表明：进路高度对采场稳定性影响不大,跨度为6m时采场处于失稳临界状态．     

深部软岩巷道支护方案数值模拟研究

为确定某煤矿安全生产的巷道支护方案,以其601综采工作面顺槽开挖为背景,利用FLAC2D数值软件模拟,并对比分析了有无预应力桁架两种支护方案下巷道围岩的位移.应力和塑性区分布状态. 结果表明:采用原支护方案时,巷道顶板.两肩角及两帮等多处出现应力集中,塑性区域较大,并且巷道的变形量大,两帮的变形位移高达1 m;采用预应力桁架支护时,巷道顶板应力分布状况良好,只有两肩角及两帮深处岩体出现了应力集中,但塑性区域明显减小,巷道变形有较大改善,两帮变形位移降至0.0106 m,深部软岩巷道的损伤变形降低显著,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方法.      

高海拔破碎围岩排水巷道锚索支护参数优化

合理的支护形式与支护参数是确保巷道围岩稳定的关键。巨龙铜矿排水巷道Ⅳ级围岩区域采用锚杆+金属网+喷浆进行联合支护效果较差。针对巨龙铜矿Ⅳ级围岩区域支护存在的问题,在现有支护基础上增加锚索和钢拱架支护,同时增加喷浆厚度。设计了不同锚索支护参数,利用有限元数值模拟软件进行了锚索支护参数优化。结果表明：巷道围岩顶板处存在明显应力集中现象。随着锚索支护参数增加,巷道顶板处最大应力值增加。随着锚索间排距增大,巷道顶板最大位移增加,锚杆间距由1.2 m增加至2.0 m,巷道顶板位移分别为4 mm、4.38 mm、4.82 mm。锚索最优支护参数为1.6 m×2.4 m。研究结果为类似巷道锚索支护参数选取提供了理论参考。     

戈塘金矿房柱法开采围岩稳定性分析

戈塘金矿矿体厚度变化较大,地质条件复杂。为科学设计井下采场参数,分析采空区顶板的破坏机理及矿柱的承载机理,指导矿山安全生产,以戈塘金矿为研究对象,设计了采场参数,分析了采场围岩稳定性。通过理论计算,采用房柱法开采时,推荐矿柱尺寸为3 m×3 m,矿房跨度不超过10 m;利用有限元软件Phase2对留设不同宽高比的矿柱时采场围岩的稳定性进行了数值模拟分析。结果显示:矿柱内部出现应力集中,采空区顶底板、岩帮为应力降低区域;随着矿柱宽高比的增大,采空区边界附近的应力水平和位移降低,矿柱内应力集中得到缓解,变形量降低。综合分析认为,矿柱宽高比对采场围岩稳定性有一定影响,保持矿柱宽高比约为0.500,可以较好地维持采场稳定。     

基于BM和IBM的地下空区顶板安全厚度确定

针对似层矿开采的特点,以卡房分矿I-9采空区为工程实例,将地下空区顶板视为梁模型、改进梁模型,结合岩梁、结构力学和材料力学理论,以顶板岩层抗拉强度为控制条件,推导出地下空区不同跨度下顶板的安全厚度。研究结果表明：顶板安全厚度随空区跨度的增加而增大,近乎呈线性关系。低水平应力时随空区跨度增加对项板厚度整体影响都较小;当采空区跨度较小时,不同水平应力程度对顶板安全厚度的影响可忽略不计;当空区跨度达到一定程度时,对比梁模型计算的结果,随空区跨度的增加改进梁模型计算的顶板安全厚度增加幅度变大。     

嗣后充填法采场顶板稳定性研究

根据罗河铁矿工程地质实际,基于弹性力学小变形薄板理论为基础,得出评价顶板稳定性的顶板安全系数,采用正交敏感性极差分析法,以顶板安全系数作为评判指标,对影响顶板稳定性因素进行了敏感性极差分析,得出了顶板厚度对顶板稳定性影响最大,随后依次为顶板宽度(顶板跨度)、岩层抗拉强度、顶板长度、岩层抗剪强度,并运用数学线性回归分析法,对影响顶板稳定性的不同因素进行了线性回归,对回归系数进行了MATLAB残差验证分析,得出了不同因素综合作用下的顶板安全厚度的数学预测模型,最后得出了罗河铁矿嗣后充填回采的顶板安全宽度为9m左右。     

Plastic-Buckling of Rectangular Plates under Combined Uniaxial and Shear Stresses

This paper is concerned with the plastic-buckling of rectangular plates under uniaxial compressive and shear stresses. In the prediction of the plastic-buckling stresses, we have adopted the incremental theory of plasticity for capturing the inelastic behavior, the Mindlin plate theory for the effect of transverse shear deformation, the Ramberg-Osgood stress–strain relation for the plate material, and the Ritz method for the bifurcation buckling analysis. The interaction curves of the plastic uniaxial buckling stress and the plastic shear buckling stress for thin and thick rectangular plates are presented for various aspect ratios. The effect of transverse shear deformation is examined by comparing the interaction curves obtained based on the Mindlin plate theory and the classical thin plate theory.     

Vibration and Stability of Thick Plates on Elastic Foundations

Natural frequencies and buckling stresses of a thick isotropic plate on two-parameter elastic foundations are analyzed by taking into account the effect of shear deformation, thickness change, and rotatory inertia. Using the method of power series expansion of the displacement components, a set of fundamental dynamic equations of a two-dimensional, higher-order theory for thick rectangular plates subjected to in-plane stresses is derived through Hamilton's principle. Several sets of truncated approximate theories are used to solve the eigenvalue problems of a simply supported thick elastic plate. To assure the accuracy of the present theory, convergence properties of the minimum natural frequency and the buckling stress are examined in detail. The distribution of modal transverse stresses are obtained by integrating the three-dimensional equations of motion in the thickness direction. The present approximate theories can accurately predict the natural frequencies and buckling stresses of thick plates on elastic foundations as compared with Mindlin plate theory and classical plate theory.     

大型扁钢锭水冷制造技术

 大型扁钢锭主要用于生产特厚板,随着钢锭吨位增大,钢锭上部缩孔较深,影响成材率,同时疏松等级高,偏析严重,因此大型扁钢锭的质量问题成为发挥特厚板轧机能力的瓶颈。针对该难题,采用大型钢锭水冷模铸装置,成功地浇注了60 t级大型扁钢锭。钢锭被轧制成220 mm厚钢板,尽管钢种成分为Q345B,但各项性能指标达到了超厚板Q345E-Z35的要求,屈服强度为348～373 MPa,抗拉强度为562～588 MPa,伸长率为17%～28.5%,－40 ℃横向冲击功为56.57～71.65 J、纵向冲击功为40.76～88.80 J,1/2处断面收缩率平均为63.04%,1/4处断面收缩率为57.93%,夹杂物级别总和不超过2.0,晶粒度达到8.0～9.0级。表明该大型扁钢锭水冷模铸技术具备为高品质特厚板提供坯料的能力。     

冷轧带钢局部高点卷取过程起筋控制的建模与仿真

为了研究带钢局部高点卷取起筋的控制方法,利用三维弹塑性变形基本理论,并引入带钢塑性流动因子,建立了弹塑性卷取应力和起筋量模型.基于应力函数假设、S.Timoshenko最小功原理和伽辽金虚位移法建立了起筋带钢的应力场分布和可用于在线计算的起筋临界卷取张力设定模型.仿真结果表明:局部高点在径向累积叠加所引起的带钢张力不均匀分布和轴向压应力是导致带钢起筋的主要原因;起筋量随局部高点高度、卷径和卷取张力增加而增大,薄带钢比厚带钢起筋量增幅明显;临界卷取张力随卷径、带钢厚度和局部高点高度增大而减小.     

不同采场凿岩硐室跨度与岩性关系研究

深孔爆破开采容易产生岩体片帮与超采问题,导致采场跨度变大,影响采场稳定性。基于现代仿真技术对不同采场跨度下的地压显现进行了数值模拟,对比分析不同开采跨度下硐室顶板应力、位移、塑性区分布情况,探讨不同采场跨度与岩性的内在关联。研究表明:不同跨度矿柱水平位移变化不明显,随跨度的增加,顶板拉应力与沉降均增大,采场跨度增加,将导致顶板安全风险逐步增大。不同开采跨度下采场地压显现规律的研究具有一定的指导意义,可为工程实践中优化设计提供参考。     

基于FLAC~(3D)下向进路采场参数优化

为获得最优采场参数,应用数值模拟软件FLAC~(3D)对不同进路采场结构参数进行计算,分析不同参数的进路在开挖过程中位移和应力变化特征,获得不同方案进路开采位移和应力随进路宽度和高度的变化曲线,选出最优的进路参数。结果表明:进路宽度的变化对采场顶板的稳定性较进路高度明显,进路宽度达到4.0 m时采场顶板的最大拉应力超出了其自身极限抗拉强度,最大位移量达43 mm,顶板在开挖后自身稳定性较差。综合考虑三山岛金矿新立矿区生产能力和安全性,建议矿山选择进路宽度为3.5 m,高度为3.0 m。