深部矿井岩层地热能协同开采治理热害数值模拟

提出矿井岩层地热开采方法,并通过建立矿井岩层地热能协同开采多物理场耦合模型分析岩层地热开采的采热性能以及地热开采对井巷的降温效果.研究结果表明:尽管矿井长时间通风可以使巷道内温度降低,但降温缓慢,降温幅度有限;采矿层下方的岩层注水采热后,巷道围岩温度快速降低,巷道内风流温度显著下降;冷质注入岩层降低巷道进风端温度后,巷...     

深部巷道开挖数值模拟及围岩变形

为了揭示深部不同地应力环境下巷道开挖围岩的变形规律,为深部巷道开挖与支护作指导。采用有限差分软件建立了深部巷道模型,对不同水平侧压力状态及开挖进尺深度下巷道开挖过程进行了数值模拟。分析结果表明:巷道拱顶竖向、拱底竖向及中部水平向的变形明显,变形量最大发生在巷道中部,其水平向位移最大值为20 mm左右。当深部岩体水平侧压力系数为1时,即岩体处于静水压力状态,巷道开挖引起的变形量最大。随着开挖深度的增大,巷道变形量趋于稳定。     

深部倾斜岩层巷道变形特征模拟与控制技术

对深部倾斜岩层巷道存在的变形不对称和采用对称支护方式不能有效控制围岩变形的问题,在巷道围岩受力分析的基础上,结合曲江煤矿工程实践运用离散有限元模拟软件UDEC建立深部倾斜岩层巷道受力模型,对模型进行掘巷后不支护和采用传统方式支护的数值模拟.根据现场变形和模拟结果,提出采用非对称强化支护结合全断面锚索支护扩大围岩应力承载圈来保证巷道稳定,并对改进后支护方案进行数值模拟,数值模拟和现场工程实践均表明改进后支护方案能够有效地减小巷道围岩变形.     

基于关键层理论的岩层变形数值模拟

基于关键层理论,应用Ansys10.0软件分析采动影响下覆岩变形的动态发展过程.数值模拟再现了上覆岩层弯曲、沉降的变化以及采动工作面推进过程中逐步演化的应力场和应变场.模拟结果初步揭示了覆岩变形机理,指出了覆岩的变形特征受分步开挖引起的应力重新分布及损伤积累的影响.     

太原盆地地下水污染数值模拟

提出了一个越流含水层系统地下水污染的数学模型，模型应用 于描要这太原盆地地下水污染，ＣＩ浓度和水位计算结果与野外观测结果拟合良好。文中还 探讨了现行溶质运移模型求解中井点附近容易出现不合理结果的原因，并从理论上给出正确的表达式。     

深部巷道围岩蠕变的数值模拟

煤矿深部开采时,针对高地应力下岩体蠕变导致的巷道围岩变形问题,分析了围岩变形破坏特征,并结合现场相关地质资料,采用FLAC^3D程序的Burgers蠕变模块,对不同围压条件下巷道围岩蠕变问题进行模拟研究。结果表明：围岩的蠕变存在着初始蠕变和稳定蠕变两个阶段;围岩的蠕变移近量、变形速率和应力均随时间的延长而增大,最终趋于稳定。该研究对高地应力条件下巷道施工有一定指导意义。     

回转窑预热段温度优化及数值模拟

为改善回转窑内部温度分布不均的问题,建立了一个基于FLUENT的回转窑预热段三维数值模型,通过正交试验对回转窑主要操作参数进行优化,给出了正常运行工况下回转窑预热段的最佳参数组合方案。结果表明：回转窑进气口高温气体流速3 m/s,回转窑转速0.2 r/min,回转窑抬起角度2°时,仿真模拟结果为窑内最低温度1 092.206 K,与窑内最高温度的温差为30.794 K,与初始方案相比,窑内最低温度提升了3.35%,温差降低了53.54%,改善了回转窑内温度分布不均的问题。     

深部巷道底板锚杆支护数值模拟

为研究深部巷道底板锚杆支护技术,采用RFPA~（2D）数值模拟软件,模拟有无底板锚杆支护情况下的深部巷道破坏情况。结果表明：有底板锚杆支护的深部巷道与无底板支护的相比,巷道周围应力分布均匀,抗破坏能力强,底鼓变形量小;巷道底角锚杆和底板锚杆对底鼓量的控制起重要作用。该结果可为深部巷道底鼓防治技术研究提供参考。     

乳山市金矿深部采矿方法数值模拟研究

根据乳山市金矿深部矿藏的赋存条件、围岩特征和地压显现特点,以采场结构的稳定性为前提、降低矿石二次贫化为目的,利用三维数值分析程序,模拟了乳山市金矿深部,分别采用留矿法和上向不胶结充填分层开采两种采矿方法的优劣。认为在乳山市金矿在-485 m水平以下采用上向不胶结充填分层回采方法可以有效地降低矿石的二次贫化和改善安全生产条件。该研究成果已获得工程实践的验证。图2,表3,参10。     

深部岩体注气破裂的数值模拟

为减小二氧化碳的大气排放量,人类探索将其进行地质封存在注气过程中,岩体在气体压力作用下的开裂也受到人们的关注,针对气体压力作用下,岩体的破裂及裂纹扩展的问题,采用拉张破裂有限元软件,对岩体注气过程进行了数值模拟.     

敦煌盆地地下水数值模拟及可视化与管理

采用GIS与Visual ModFlow软件,对敦煌盆地地下水资源进行现状模拟与未来变化趋势预测.在此基础上结合GIS空间分析能力、地图学、计算机数值模拟等技术实现了区域地下水二维和三维的可视化,通过综合分析提出区域地下水资源管理措施.不仅可为敦煌盆地合理开采利用地下水资源提供依据,而且将丰富区域水文地质的系统研究工作及地下水资源的信息化和可视化.     

采空区上覆岩层裂隙演化数值模拟研究

开采扰动下采空区上覆岩层将产生位移和应力重新分布。基于岩层模型理论分析梁模型和板模型的对上覆岩层分析的实用性。通过有限元数值模拟动态开采下采空区形成过程中上覆岩层的力学特性变化,得出覆岩应力可从曲线看出分为三个区域:应力增高区,充分卸压区和应力平缓区。并可以有结果分析曲线得出垮落距和岩层沉降特点。     

盆地数值模拟方法研究与发展

以近年来国内外盆地数值模拟方法研究的新成果为基础,综述了其发展概况、研究动态和应用效果,并引出了一些新的概念和思路.对模拟模型的研究表明,时一温积分比时一温指数更能准确地反映有机质的热成熟度,生烃模型既要考虑不同干酪根类型的化学动力学反应机理,又要包括各演化阶段生烃量的计算.由于烃类以与水呈独立的相态发生初次运移的可能性更大,因此可以计算出油和气曲排出量.二维模拟模型在挪威Haltenbanken地区的应用表明,除浮力和断层封闭作用外,超压和水力压裂因素在烃类的二次运移和聚集过程中起着重要的控制作用.     

深部倾斜巷道变形机理的数值模拟

文章综合考虑影响深部巷道围岩变形的各种因素,并以淮北临涣矿为工程背景,通过现场观测、调研、取样和煤岩力学参数的实验室测定,建立了临涣煤矿的深部巷道计算模型;采用大型有限元软件ANSYS,分析软岩影响下的巷道变形特点;论述了适合软岩巷道围岩变形控制的耦合支护理论,并结合该理论和软岩巷道应力破坏特点,对临涣煤矿软岩处进行了支护优化设计,并对支护设计的结果进行了数值模拟仿真分析,得出对后续现场支护工业实验具有指导意义的结论。     

热力射流温度场及温度应力数值模拟研究

热力射流破岩技术是指利用高温介质诸如超临界水对岩石进行快速局部加热达到破碎岩石的目的。由于岩石基质热导率很低,因此会在岩石表面形成温度应力。当温度应力超过岩石的强度,会在岩石内部形成微裂缝,且裂缝不断扩展最终使得岩石表面发生热裂解,热裂解作用导致岩石表面从本体脱落从而使得岩石破碎。基于热-固耦合理论建立了热裂解钻井模型,利用Crank-Nicolson差分方法求解得到了热裂解过程中井底岩石温度场和温度应力的分布规律。结果表明,在热裂解钻井过程中,岩石受热部分温度迅速升高,在径向和轴向方向上产生温度梯度;受热部分体积膨胀在径向方向上受到压应力作用,在轴向方向上发生屈曲,受到剪应力作用。研究成果对热裂解钻井的现场应用具有十分重要的指导意义。     

汽车锂离子电池温度优化控制及数值模拟

为解决电池组温度过高和温度分布不均匀的问题,提出一种将电池嵌入冷却板的冷却方法,同时结合正交试验对电池组进行优化设计,并给出环境温度为35℃时电池组在3C放电倍率下的最佳组合方案。结果表明：冷却液选用2流道、电池单体嵌入冷却板距离3 mm、冷却液流速0.05 m/s时,仿真结果的最高温度为27.954℃,温差为2.073℃,与优化前相比,最高温度降低6.565%,温差降低47.479%,改善了电池组的温度不均匀性,冷却效果较明显。     

盆地数值模拟的研究现状及发展

盆地数值模拟是目前世界上评价沉积盆地的油气资源远景的重要方法,它的产生标志着油气资源评价工作由传统的定性描述上升到定量描述的新高度。通过计算机技术把地质、地球物理、地球化学等多方面的概念模型变为数学模型,得到定量的结果。虽然由于石油地质理论尚有一些不成熟之处,获得参数的精度也存在一定问题,但它仍然是一种很有发展前景的定量评价方法。文中指出了这种方法的发展方向。     

深部急倾斜软底煤巷失稳数值模拟及支护研究

针对大安山矿巷道底鼓严重,左帮比右帮变形显著,遇水后变形加剧的问题,采用数值模拟和现场试验的方法,研究急倾斜煤巷在顶板坚硬底板较软条件下的失稳机理并提出支护方案.研究结果表明:顶底板岩性差别较大而表现不同的变形特征和底板泥质砂岩遇水泥化是导致巷道失稳的主要原因;最大主应力集中于巷道顶、底部和两帮,且分别为水平应力的1.54倍和竖直应力的1.25~1.67倍;提出锚网索+"W"钢带并对围岩喷浆的非对称支护方案,塑型区显著缩小且减小了拉伸屈服的范围,底鼓量缩小至19.8 cm,锚杆之间形成锚固圈,支护效果较好.     

深部煤层地下气化化学点火方法研究及数值模拟

通过对适合地下气化点火煤层的条件和煤质进行分析,设计了深部煤层地下气化化学点火装置以及化学点火模型试验台.当点火剂中硅烷与氧气的体积比为1∶3.33、点火剂压力保持在0.3 MPa时,点火区温度上升速率600℃·h-1,最高温度达到800℃,完全能够将模拟深部煤层点燃.利用数值模拟软件FEMLAB对点火过程中煤层温度场做了计算机数值模拟.当煤层点火区温度设定为1366℃时,温度场的扩展速率为28.75℃.min-1,与采用模型试验得到的温度变化趋势基本一致.