无界问题自然边界元与有限元的迭代耦合

根据区域分解算法的思想,研究了自然边界元与有限元耦合法的D-N迭代原理,并编写了耦合法计算程序,求解了带方孔的无界平面弹性问题。算例计算结果表明：当计算半径R取为孔洞尺寸的1.2倍,耦合法网格划分时取144个节点即可较好的逼近收敛值,而相同收敛效果有限元网格划分时需取272个节点。并且,在迭代过程中,松弛因子的选取对迭代收敛速度的影响很大,当松弛因子取0.2时,迭代收敛速度最快。     

冲击载荷对巷道稳定性的影响研究

 针对内蒙古唐公沟煤矿某工作面巷道围岩条件,采用塑性大变形引起的延性损伤模型及经典Drucker-Prager准则,运用ABAQUS/EXPLICIT动力学有限元分析程序建立数值计算模型,模拟了冲击载荷距离巷道不同水平及垂直距离时巷道的动态响应过程。结果表明：冲击载荷距离巷道水平距离 增大,冲击产生的能量以塑性能释放的区域增大,对巷道稳定性影响越小,并且,巷帮处能量集中释放区域由上部向下侧转移,巷帮的破坏位置也有上部向下部转移;巷道顶板厚度 越大,冲击产生的能量以塑性能释放的集中程度减小,巷道越稳定,与现场情况基本一致。     

浅埋深易风化回采巷道锚杆支护参数优化

针对唐公沟煤矿煤层埋深浅,煤层顶底板岩石抗压强度较低、稳固性较差,以及顶底板岩石易风化破碎,巷道围岩松散的特点,采用数值模拟与现场观测相结合的方法对各煤层回采巷道锚杆支护参数进行了优化研究。结果表明,巷道围岩变形量随着锚杆支护排距的增加近似呈指数规律增加,随锚杆长度的增加近似呈对数规律减小并逐渐趋于平缓;结合矿区已有的支护经验,当锚杆间排距为1 000 mm×1 000 mm,锚杆长度取1.8 m时,可取得较好的支护效果。     

巷道围岩层裂板结构稳定性分析

巷道围岩层裂板结构的屈曲失稳是巷道冲击矿压的一种重要形式。根据层裂板结构形成机理,系统分析了巷道围岩变形及破坏特征,建立了巷道围岩层裂板结构稳定性分析的力学模型,通过裂纹扩展理论、数值模拟和实验模拟的结论展示了巷道围岩层裂板结构的存在性;围绕围岩层裂板结构屈曲失稳特征,应用弹性稳定性理论、弹性体系的动力稳定性理论,研究了层裂板结构的静力稳定性以及动力稳定性;给出了供实际工程情况参考的层裂板结构失稳的临界载荷及其动力不稳定区域。一定程度上揭示了煤矿巷道冲击矿压发生的力学机理。     

含水层水压对底板断层突水危险性的影响

随着煤矿开采深度的增加,受奥灰岩溶底板高承压水的威胁日趋严重,矿井突水事故的频率不断增加。建立了弹塑性多孔介质渗流应力耦合模型,并基于多物理场耦合模型软件COMSOL Multiphysics,结合徐州某矿突水实例,分析了含水层水压的变化对含断层底板突水危险性的影响。研究表明:随着含水层水压的增大,岩体介质的有效应力减小,岩体强度降低并容易产生塑性破坏;含水层水压越大,底板的塑性破坏区范围越大,含断层底板的突水危险性越大。研究结果可为承压水上采煤底板断层突水的防治提供参考。