侧向压力作用下巷道围岩破坏机理的数值模拟

通过应用东北大学岩石破裂与失稳研究中心开发的程序模拟巷道在侧向压力作用下的破坏过程,了解了巷道围岩在侧向压力作用下围岩应力分布状态和围岩非线性渐进破坏机理.这对于调整矿体回采顺序,选择安全合理的支护方案以及改善围岩应力分布状态,提供了一定的科学依据.     

动压巷道围岩破坏机理及支护的数值模拟

针对鲁西煤矿3上107沿空轨巷受采动影响后破坏严重的问题，采用岩石破裂过程数值分析软件（RFPA^2D）模拟及现场实测相结合的方法，对巷道围岩变形破坏机理及主要影响因素进行分析；针对巷道围岩变形破坏特点，提出“卸压与整体支护”的新思路及相应支护方案和措施，并成功进行了现场工业性试验．研究结果表明：导致巷道严重破坏的主要因素为12m保护煤柱使巷道位于高应力条件下；距采空区一侧边缘5～8m为该条件下巷道布置的合理位置．在巷道受采动压力作用时，采用“卸压与整体支护”的思路所设计的锚固方案是较成功的支护形式．     

深部巷道围岩变形破坏机理数值模拟研究

针对深部复杂地质条件回采巷道围岩与支护结构变形破坏较严重的难题,山东七五生建煤矿3_上煤层深部回采巷道为研究对象,运用FLAC^3D数值模拟软件,建立数值模型,对不同埋深条件下的巷道围岩塑性区及应力分布状态做了数值模拟分析,阐述了深部巷道围岩变形破坏机理。结果表明:随着埋深的增加,巷道围岩垂直应力及水平应力均有显著增加,且容易出现应力集中现象,进而增强巷道围岩塑性区向巷道围岩深部发展的趋势;深部回采巷道开挖后,应对巷道位移加以控制,防止变形破坏。     

高应力下卸压巷道围岩破坏机理及卸压过程数值分析

对高地应力巷道开挖前后应力场状态变化进行了分析, 求出了弹塑性区交界处的应力分布状态, 发现开挖扰动引起的应力重分布是高地应力巷道破坏的主要原因。运用有限差分数值计算软件FLAC^3D分析了开挖顺序、巷道位置及巷道尺寸对卸压效果的影响, 通过模拟发现卸压效果主要与两巷道之间的距离及卸压巷道的尺寸有关, 且当卸压巷道直径为2~3 m, 两巷道距离5~12 m时, 巷道的卸压效果较好。     

巷道围岩破坏形式与原岩应力场的关系研究

运用东北大学开发的RFPA2D程序模拟原岩应力变化时巷道围岩破坏过程,了解无裂纹巷道围岩破坏形式与原岩应力的关系。根据模拟结果,在垂直应力大于水平应力的情况下,破坏主要在巷道侧面上发生。反之,在巷道顶板和底板发生。2个应力之比越大,这样的现象越明显。2个应力相同的情况下,在巷道顶底板和两帮都发生破坏。因此巷道破坏形式与垂直水平应力之间的比值有关而与应力大小无关。     

高应力软岩巷道全断面锚注支护数值模拟分析

采用RFPA2D数值模拟方法,分析巷道在无支护、锚网索+钢棚支护和全断面锚注支护3种形式下巷道围岩的变形破坏和裂隙演化过程。对RFPA2D数值模拟过程研究分析表明,采用全断面锚注支护时,在较高应力作用下巷道围岩仍能保持较好的完整性,基本无明显破坏现象,对软岩巷道稳定性的维护具有显著意义。     

急倾斜破碎带巷道破裂过程与支护的数值模拟

急倾斜岩层地质破碎带巷道的复修支护是当前困扰矿区生产的技术难题。结合现场实测资料,采用RFPA2D数值计算软件对攀枝花太平煤矿南三运输大巷进行了模拟研究,采用先加载后开挖的顺序,再现了巷道开挖与围岩破坏和垮落过程,分析了破碎带巷道的破坏特征,揭示了巷道变形、破坏的机理是沿着软弱层及层理的拉伸及剪切破坏。据此,提出了合理的支护方案,可为此类巷道的修复支护提供借鉴。     

巷道围岩破坏特征数值模拟研究

以莒山矿3号煤层二采区运输大巷为工程背景,采用数值模拟分析了巷道掘进后围岩应力分布特征、变形特征及巷道围岩破坏特征。根据模拟结果,在实际锚杆支护过程中顶板锚杆长度不应低于1.6m,两帮锚杆长度不应低于1.8m,同时应注意底板硬化处理,为锚杆支护提供了参考。     

跨采巷道围岩应力分布特征数值模拟研究

我国近距离煤层和厚煤层群赋存所占比重较大,造成很多大巷布置在煤层底板岩石或围岩较稳定的下部中厚煤层中,形成了许多不同类型的近距离跨采巷道。在上方回采工作面影响下,巷道围岩弱面进一步发育,微裂隙进一步扩张,使得围岩的强度和稳定性进一步降低。针对受上方工作面回采影响的锚网索喷+U型钢支护巷道变形比较严重的问题,通过FLAC3D数值模拟软件对该巷道围岩的应力分布特征进行了研究。结果表明,工作面推进至距巷道中线0 m时,顶板和底板应力集中区范围最大,峰值应力为30 MPa。为维护其稳定,应提前对该巷道进行加强支护。     

露天矿边坡破坏机理数值模拟分析

介绍了露天矿边坡数值模拟的方法,在强度折减理论的基础上,通过建立地质模型并应用RFPA二维软件模拟了某露天矿南帮边坡的稳定性状况。对模拟结果分析得出：边坡的滑移范围从边坡顶部沿破碎带、泥岩夹煤层和不整合面向下延伸,滑坡逐渐脱离深部的不整合面而沿着弱层移动,并产生垂直边坡方向的剪断破坏,最终形成贯通边坡底部的滑移破坏。     

岩体边坡渐进破坏的物理模拟和数值模拟研究

为了揭示岩体边坡渐进破坏的机理,在对边坡渐进破坏进行物理模拟的同时,应用FLAC软件对边坡渐进破坏过程进行了数值模拟。研究表明,只有将物理模拟和FLAC数值模拟相结合,才能既从表象上又从本质上揭示出边坡渐进破坏的机理。     

岩爆及采矿诱发岩体失稳破坏过程数值模拟研究

近年来，数值计算方法引人岩层移动研究中，离散元等均取得了一定成果，但未能对覆岩移动破坏的动态全过程进行模拟研究。本文基于岩石介质的宏观非线性主要是由非均质性和各向异性造成的，应用新的数值计算方法，对来动引起岩体失稳破坏的全过程进行了数值模拟研究。     

带压开采下煤层底板破坏特征的数值模拟研究

 运用数值模拟软件模拟带压开采下煤层底板的破坏特征。根据矿区实地数据资料结合流固耦合原理，对不同推进距离、不同水压、不同隔水层厚度下的底板破坏特征进行模拟。结果表明，在模拟推进过程中，水压的增大、隔水层厚度的减小导致底板位移增大、围岩应力集中明显,在导水带附近影响尤甚，真实的反映了带水压开采底板破坏特征；初次位移、应力增大的推进距离与初次来压的推进距离相吻合。可见数值模拟对于带压开采模拟分析以及预测初次来压是可行的，研究结论可为煤层开采过程中的流固耦合分析以及底板突水机理研究提供参考。     

回采巷道稳定性的数值模拟研究

地压问题一直困扰着矿山的生产,如何预先了解所要开挖回采巷道的地压情况是许多矿山急需解决的问题.本文通过利用东北大学岩石破裂与失稳研究中心(CRISR)的RFPA2D对小官庄铁矿的回采巷道进行了数值模拟分析,直观的看到了所要开挖回采巷道的地压分布情况,进而有效地指导了矿山的生产.     

放矿中黄土覆盖层运动规律的数值模拟

本文针对大冶铁矿铁门坎东采区的回采现状，运用放矿椭球体理论和计算机数值模拟技术，对矿体顶部覆盖黄土情况下黄土混入矿石的运动规律进行模拟，并与物理模型试验结果对比，为合理的回采爆破参数的设计和放矿制度的建立提供了科学依据。     

煤岩组合试件性质的数值研究

本文应用东北大学岩石破裂与失稳研究中心开发的RFPA^2D系统，对组合煤炭试块的应力应变关系进行了研究，并从强度、弹性模量和冲击地压方面对组合模型进行了研究讨论。     

煤粉颗粒团燃烧过程的数值模拟

煤粉的燃烧在工程实际中很多情况下都是聚团燃烧,颗粒内部传热传质机理复杂。本文根据多孔介质的传热传质学理论,引入对流项,建立了气流场中煤粉团燃烧的三维数学模型,并对不同孔隙率的煤粉团的燃烧过程进行了对比计算,计算结果合理,揭示了孔隙率对煤粉团着火燃烧的影响,为深入研究煤粉团燃烧特性打下基础。     

大倾角厚煤层综放采场应力与变形破坏特征的三维数值分析

应用FLAC^3D计算程序，分析了某矿大倾角厚煤层在综放开采过程中，采场覆岩与顶煤的运移规律及相应的应力场、破坏场的变化特征，揭示了沿煤层倾向布置的综放支架的受力状态及运动趋势，研究结果得到了现场实践的验证，为大倾角厚煤层的综放开采提供了理论依据，对工程实践有一定指导意义。     

均压防灭火模拟试验研究

介绍了均压灭火模拟试验模型的设计原理与结构，通过模拟试验结果分析，进一步阐明了均压防灭火机理，并从数量关系上证明各种调压措施在均压通风中的作用。     

孔隙水压引起煤体固结变形的研究

介绍了测试煤样在３轴应力状态下，由于孔隙水压的作用而引起煤体固结变形的实验方法。实验表明，这种固结变形随作用于煤样上体积应力的增加呈负指数规律变化，而随孔隙水压的增加呈正指数规律变化。这一实验结论为岩石水力学学科中有效应力的研究揭示了新的规律，具有重要意义。