平朔安家岭露天矿地下采动条件下的边坡稳定性

根据平朔安家岭露天矿工程实践,运用极限平衡理论的方法,借助Geo-Slope软件,进行了外部环境条件如地下水以及地下开采扰动条件下边坡稳定性影响的研究.考虑浸水影响并研究了地下开采扰动条件下的边坡破坏模式,最后进行了边坡稳定性的计算和评价,提出了相应的防治措施.结果表明：水压和地下开采扰动是影响边坡稳定性的重要因素,局部边坡受地下开采扰动十分剧烈,存在滑坡可能.     

孟家岗铁矿开采方案及地表铁路安全研究

根据孟家岗铁矿实际地质情况,有铁路、公路于矿区之间穿过,为最大限度地回收资源和保证上部公路的安全运行,确定了房柱法与胶结充填两种采矿方案。通过岩体宏观结构凋查分析、取样、室内岩石力学试验和工程类比,综合确定岩体及充填体力学参数;并采用有限元力学分析软件Comsol Multiphysics对2种不同的开采方案引起公路地表的沉降高度进行了数值计算,模拟计算结果表明:采用"尾砂+普通水泥+粉煤灰+水"配比方案进行胶结充填采矿法采矿时,5#、6#勘探线范围内铁路处的沉降值均小于30 mm,符合安全规程要求,不会影响地表铁路的正常运营,后期地表位移监测结果也较好地验证了尾砂胶结充填采矿方法的正确性。     

范各庄煤矿砂岩岩体结构数字识别及参数表征

 借助先进的3GSM三维岩体不接触测量技术,对范各庄煤矿12煤底板砂岩岩体结构面进行现场测量,获取一系列真实描述岩体宏观结构的数字图像,提取节理几何形态空间分布信息,建立三维岩体结构面空间分布模型。在此基础上,得到砂岩岩体结构面联通网络,基于离散介质渗流方法和现场水文试验数据,建立岩体水力学参数表征方法,得到宏观岩体水力学参数,并分析参数的尺寸效应,实现岩体结构参数(几何形态)数字信息与水力学参数的定量表征有机衔接,为范各庄煤矿12煤底板砂岩岩体结构稳定性分析和突水危险性评价提供更加真实、可靠的数据支持。     

矿井岩体破坏突水机制及非线性渗流模型初探

矿山采动围岩破坏突水过程中,水流经历了在含水层中的Darcy层流、破碎带中的非Darcy快速流以及进入巷道中的Navier-Stokes紊流3个物理过程.研究表明Brinkman方程比较适合破碎带渗流特点;同时,将含水层Darcy渗流和巷道N-S流动有机联系在统一流动场中,基于质量守恒和压力平衡,建立突水流体流动数值模型.据此,以采动诱发陷落柱突水为例,应用COMSOL Multiphysics系统数值分析工具,通过在模型中耦合Brinkman,Navier-Stokes和Darcy方程,把含水层、岩体破碎带和巷道整个突水水流路径连接在一起,模拟突水流动全过程.计算结果表明,陷落柱作为含水层渗流和巷道突水自由流动的过渡区域,其渗透性变化对于突水压力和流速演变十分敏感,陷落柱或导水破碎带沟通了含水层和巷道之间的水力联系,而含水层充足的补给水量是保持恒定的高水压并沿陷落柱形成突水的根源.     

张马屯铁矿开采虚拟现实系统的建立及应用

结合张马屯铁矿实际情况，基于东北大学虚拟现实系统软件开发出包括地层、防水帷幕、矿体、巷道、采场等三维场景，带有虚拟漫游、数据库查询和交互控制功能的一整套虚拟矿山系统。在此基础之上针对国内虚拟矿山技术存在的不足，对虚拟现实软件进行二次开发，加强其集成外部数据的能力，实现可视化微震监测、有限元计算的应力场、损伤场等数据信息并通过对众多三维数据信息的联合解读和分析达到评价围岩稳定性和定位危险区域的目的，拓宽了虚拟现实的应用领域，提高了其实用性。     

采空垮落区瓦斯非线性渗流-扩散模型及其求解

根据高强度快速推进条件下大空间采空垮落区瓦斯运移的特点,按照渗流力学理论,将采空区视为连续的渗流空间,瓦斯在采空区实际是机械弥散和分子扩散引起的散布过程,通风风流流动状态是由工作面湍流向采空区深部层流的过渡状态.运用质量守恒定律和非线性渗流方程,提出基于Fick扩散定律和Brinkman方程的瓦斯扩散-通风对流运移模型,综合考虑了流体压力梯度和动能作用,比较适合采空垮落区的风流运动和瓦斯对流扩散规律.通过数值求解,研究采煤工作面采空垮落区内瓦斯运移的作用机理.     

范各庄矿5煤顶板破坏及突水模拟研究

根据范各庄5煤顶板的水文地质条件,应用岩石破裂过程渗流-应力耦合分析系统(RFPA2D-Flow)模拟采动条件下顶板损伤、破断的演化形成全过程.通过对损伤区和应力场分布及顶板水流量变化曲线进行分析,揭示了开采扰动及水压驱动下完整泥岩顶板由隔水岩层到突水通道的演化机理.同时,讨论了隔水泥岩层厚度与顶板突水的关系.结果表明:顶板存在大范围的拉应力区域,含水砂岩和顶板泥岩交界应力集中是造成顶板突水的关键;顶板隔水泥岩层的强度不足以起到关键层的保护作用,对采场保护不够,应对顶板泥岩层进行加固或留设防水煤柱.     

岩体破坏突水失稳的水压致裂机理及工程应用分析

首先从渗流-损伤耦合角度深入研究水压致裂破坏机理,探讨水压致裂过程的渗流-损伤耦合效应,提出了研究水压致裂的难点是破坏模式及失稳压力的确定.针对矿山采动岩体破坏突水问题,系统解释了渗透系数、有效应力系数在突水机理研究中的工程意义.其次,通过对煤层开采过程中底板突水实例模拟,分析了渗流-损伤耦合作用,从稳态和瞬态两个方面探讨了不同有效应力系数条件下煤矿底板突水过程的渗流-损伤耦合效应.研究结果表明:岩层破坏突水不仅和岩层的应力状态和力学强度密切相关,而且还受控于岩层的渗流力学指标;煤层底板有效应力系数越大,突水失稳临界水压越小;渗透系数越大,突水失稳临界水压越小,这对深刻理解岩体破坏突水的渗流力学本质和突水系数的内涵,具有重要的理论和实用价值.