基于指标满意度的多层矿体回采顺序数值模拟

 回采顺序是采矿工程的重要研究内容之一,合理的回采顺序对采场稳定性和采场生产能力有重要影响.针对老厂13-8^#矿群多层矿体的赋存特点和开采技术条件,采用3Dmine-MIDAS/GTS-FLAC^3D耦合的数值模拟方法,对多层矿体回采顺序进行数值模拟,提出了4种回采顺序优化方案：下向下行式、下向上行式、上向下行式、上向上行式,并从应力场、位移场、塑性区3方面综合考虑,得到了4种回采顺序优化方案的模拟结果;运用基于指标满意度的多指标综合评价模型对模拟结果进行满意度分析.结果表明,4种回采顺序优化方案的多指标综合满意度分别为0.684,0.641,0.653和0.683.其中,上向上行式开采方式的满意度为0.683,因此,上向上行式开采在理论上可行.     

深井开采回采顺序数值模拟优化研究

采用大型矿业软件Datamine构建了冬瓜山矿的地表、岩层、矿体及块段模型;研究了Datamine块段模型与Flac3D计算模型的数据结构、耦合模式及方法,成功地将块段模型转换成数值计算模型.针对冬瓜山深井缓倾斜矿体复杂的开采技术条件,并考虑日产万吨生产能力和主要回采次序要求,设计了两种可行的回采顺序模拟方案,开展了冬瓜山深井开采回采顺序的数值模拟优化研究,分析了不同方案应力、位移和塑性区的分布规律,提出了优化的回采顺序方案.     

程潮铁矿联合开采时回采顺序的数值模拟优化

程潮铁矿的矿体随着开采深度的增加而逐渐西移,导致选矿车间下保安矿柱所占矿量不断增多,故拟采用联合开采方法回收-430~-500m阶段矿体:充填法回收选矿车间下预留保安矿柱;无底柱分段崩落法开采保安矿柱以外的其他矿体。为了研究联合开采时回采顺序对地表稳定性的影响,采用数值模拟方法得到不同回采顺序下地表监测点的垂直位移,确定地表沉降最小且施工组织容易的回采顺序组合为最优方案,即充填法采用"中-左-右"以及无底柱分段崩落法采用"左-右-中"的回采顺序。模拟开采结果表明,在该回采顺序方案下,选矿车间区域的地表稳定性、充填采场及隔离矿柱的安全性均满足要求。     

赵各庄矿深部回采巷道围岩变形规律的数值模拟研究

针对深部回采巷道的围岩变形规律而采取针对性的治理措施,改善巷道的支护与维修现状,利用连续介质显式有限差分计算机软件FLAC3D对综采放顶煤工作面的回采巷道围岩变形规律进行了数值模拟研究,并根据其数值模拟结果采取了超前加固支护,有效地控制了深部软岩巷道支架变形,降低了巷道的维修量,对深部矿井开采有一定指导作用。     

回采工作面瓦斯运移规律的数值模拟

基于异重流原理,从紊流状态下的守恒原理出发,导出描述回采工作面风流中瓦斯紊流运移的微分方程,并采用ＳＩＭＰＬＥ方法求解。通过数值模拟,得到工作面采煤机地瓦斯浓度分布结果,采煤机附近高浓度区瓦斯浓度随风速增加呈幂指数降低,随瓦其涌出量增加而线性增加。     

偏压情况下连拱隧道施工顺序的数值分析

采用有限元法数值模拟云南思小高速公路的双连拱隧道中导洞施工法分步开挖过程,研究双连拱隧道在偏压作用下施工过程的力学行为.通过动态数值模拟,得到隧洞在不同开挖顺序下围岩的应力变化和塑性区的发展范围以及中隔墙、衬砌的应力情况;对比分析不同施工方案各关键工序的模拟结果,并从应力转移的角度分析洞室开挖的影响,得到偏压作用下连拱隧道施工顺序的优选方案.     

基于压力拱理论的STS管幕顶力

沈阳地铁九号线奥体中心站采用STS(steel tube slab)管幕法设计.基于压力拱理论,提出了根据管周土压力成因而分区域讨论的思路,推导了STS管幕法的顶管管周摩阻力公式.将理论计算结果和现场顶力观测数据进行了对比,得到较好的一致性.翼缘对顶力影响较大,不能采用简单叠加的方法,受“栓塞”作用影响,管侧土压力较小.利用现行国际设计规范计算了STS管幕顶力,由于现行规范未考虑翼缘板效应,规范计算结果比现场顶力观测数据偏小28%~40%.     

正兴铁矿后期回采围岩破坏规律的数值模拟

为了分析正兴铁矿尚存矿源回采对顶底板围岩破坏的影响，对其回采过程进行了数值模拟。在物理力学参数的确定中，考虑了裂隙、溶洞对岩体弹性模量的影响。借助等效水力模型，用涌水量大小来描述岩体的弹性模量。在有限元分析的基础上，根据应力场和位移场的变化规律，对采场尚存矿源的回采提出了建议。     

回采巷道不同支护设计方案数值模拟分析

利用FLAC3D软件,研究孙疃矿81采区7219综采工作面巷道在采用联合支护、锚杆锚索支护和钢筋混凝土支护时巷道支护效果的不同。从三种支护结构的围岩稳定特征上看,联合支护从围岩应力分布特征、位移分布特征和围岩屈服特征都能有效地控制围岩变形和破坏．为现场煤层的安全开采提供依据。     

基于ABAQUS大跨度双联拱隧道开挖的数值模拟分析

针对大跨度双联拱隧道开挖工程中应力变化规律问题,本文选用ABAQUS软件对大跨度双联拱隧道进行二维数值模拟,分析“三导坑法”施工顺序下其隧道应力、应变及塑性变形区域分布情况,结果表明:在隧道开挖过程中,其应力应变最大位移出现在隧道顶部位置,为12 mm,最大压应力出现在中导墙处,为3.5 MPa,拉应力最大出现在拱顶处...     

基于可靠度理论的下向进路胶结充填技术分析

为探索下向进路胶结充填采矿法充填技术经济分析的科学方法，通过建立下向进路力学模型求出承载层应力分布规律及最危险点的位置，确定该种采矿方法充填体稳定性评判依据，并在此基础上，应用可靠度理论建立承载层稳定性极限状态方程，以及承载层稳定性可靠度不变时充填成本与进路宽度、承载层厚度之间的关系方程。结合某矿山实际情况，得出该矿山下向进路胶结充填采矿法承载层稳定性可靠概率为90％和在不同进路宽度条件下承载层厚度与充填成本之间的关系方程。研究结果表明，增加承载层厚度、减少承载层的灰砂比，既可保证承载层的稳定性，又可降低充填成本。对不同进路宽度的承载层厚度与充填成本之间的关系对比分析结果表明，当该矿山进路宽度增加到5．5m和6．0m，承载层稳定性可靠度达到90％时，充填成本将分别增加3．5％和7．7％，采场的生产能力提高10％～20％。     

基于压力拱理论的深埋节理岩体隧道围岩压力研究

为研究节理岩体隧道围岩压力计算方法,以隧道压力拱理论为基础,通过离散元数值模拟分析了岩体的坚硬程度、完整程度和结构面的抗剪强度对隧道压力拱的影响,应用多元线性回归拟合了多因素围岩压力公式,并结合依托工程对拟合公式进行了适用性分析。结果表明：节理岩体隧道压力拱范围为拱顶到最大主应力方向的偏转点,隧道压力拱高度随着节理间距和结构面的抗剪强度的增大而减小,岩体力学参数对压力拱高度的影响较小;与现场实测的围岩压力相比,计算误差在15％以内。所提围岩压力公式适用性良好,为节理岩体的围岩压力计算提供了新的思路。     

压力筛内部纸浆悬浮液流场的数值模拟

为了克服废纸浆压力筛筛浆过程中孔、缝堵塞问题,在分析测试废纸浆在不同浓度下黏度的等流体特性的基础上,通过Unigraphics NX(UG)软件对压力筛内部流场建立模型,运用计算流体动力学软件(ICEM CFD)和FLUENT软件对压力筛内部纸浆悬浮液流场进行数值模拟,得到了压力筛内部筛浆区流场的压力、湍流强度和流速的分布。结果表明:对于常用典型代表性的浆料和结构特征以及运行参数的压力筛,波纹筛板湍流强度最高为306%,而筛孔内湍流强度最高为128%;筛孔进口处最大流速为8.16 m/s,出口处最大流速为3.5 m/s,平均流速约为1.2 m/s;筛框处旋翼头部静压力最大约为1.8×105Pa,旋翼尾部静压力最小约为6.92×104Pa。     

门式刚架厂房表面风压的数值模拟研究

基于Reynolds时均N—S方程和SST模型,对一低层双坡门式刚架结构的表面风压进行CFD数值模拟,并将模拟结果与风洞试验结果进行比较．根据模拟结果对门式刚架结构各表面的风压分布特性进行了分析和归纳,可为该类建筑的抗风设计提供参考．     

FLUENT的浆液远距离输送数值模拟研究

矿井灌浆管路系统是一个相对封闭的空间,浆液在流动过程中对管道的压力分布情况却难以掌握。因此,首先建立了一种浆液管道流动的数值计算模型,对其进行网格划分、边界条件设定和数值模拟计算流程,并对所建立的模型进行数值计算,得到浆液在管道中的变化特性;其次,针对静压灌浆和动压灌浆2种不同的方式对管道造成的影响程度,利用ANSYS FLUENT12.1分别对这2种不同方式时的压力场进行模拟,对比静压与动压灌浆时的管道压力分布特点和分析浆液在管道中流动过程的压力损失等情况,该模型可以较好的预测静压灌浆和动压灌浆时的管路中的压力分布状态,有助于分析管路输送过程中不同管路位置的压力变化及分布规律,模拟结果显示利用动压进行灌浆作业,可以起到显著的增压效果;最后,通过对比数值模拟计算和工业现场试验监测得到的数据,分析得出两者数据基本吻合。对比结果分析表明:该数值模型建立合理,对矿井远距离灌浆工作具有一定的指导价值。     

双连拱隧道中隔墙数值模拟分析

针对双连拱隧道在施工过程中的中隔墙受力、变形问题,运用MIDAS GTS 2.6大型有限元程序建立了重庆市高新区森谷路双连拱隧道地层结构法数值模拟计算模型。对双连拱隧道三导洞台阶法开挖具体施工阶段进行数值模拟,同时双连拱隧道中隔墙进行受力变形分析。得到了各施工阶段中隔墙应力及位移变化情况,得出三导洞台阶法开挖工法施工过程中中隔墙应力及竖向位移均呈现"对称—不对称—对称"的分布过程,并对施工过程中可能的风险提出了切实可行的处理措施,以期对双连拱隧道的设计和施工提供一定的理论借鉴。     

高压水射流破碎高围压岩石损伤场的数值模拟

利用ALE(arbitrary lagrange-euler)算法,考虑到一般情况下岩石处于高围压状态,建立了高压水射流冲击高围压岩石的数值模型.分析了高压水射流冲击下高围压岩石的损伤演化过程,指出岩石破碎过程呈阶跃式;通过对比无围压状态下岩石和高围压状态下岩石在高压水射流作用下破碎坑演化情况,指出处于高围压状态下的岩石损伤沿轴向的演化速率明显低于无围压状态下的岩石,沿径向的损伤演化受围压影响较小.通过分析4个典型单元在不同速度射流冲击下损伤演化情况,表明在提高射流速度可明显提高射流破岩效率,并在理论上对射流速度与射流破岩性能的关系进行了解释.     

双排桩支护结构土压力的数值模拟

为了更准确的设计双排桩支护结构,结合FLAC3D软件,运用数值模拟方法研究了双排桩土压力的分布.研究表明:前、后排桩桩前被动土压力分别呈S形和线性分布,其值接近静止土压力,后排桩桩前土压力在基坑开挖面以上小于静止土压力,以下大于静止土压力;前、后排桩桩后土压力较接近静止土压力,基坑开挖面以上小于静止土压力,以下大于或存在大于静止土压力的部分;各种排距下桩间土对前后排桩桩侧土的压力大致相等.     

基于水平层单元体及土拱效应模型土压力计算研究

对水平层单元体模型及土拱效应模型两种非线性土压力理论进行了研究,并结合试验资料进行算例分析,在此基础上提出一种能考虑位移、时间效应的,且能体现土压力非线性分布规律的土压力计算模型。算例分析结果能与实际规律较好地吻合。     

钻孔卸压布孔参数的数值模拟

钻孔卸压是解决冲击地压有效方法之一。为了研究布孔参数对卸压效果的影响,采用RFPA2D数值模拟软件,模拟钻孔直径、钻孔间距、钻孔深度、应力对卸压效果的影响。通过模拟及理论分析,得出在其他外界因素一定的条件下,卸压效果随孔径的增大而提高;钻孔时煤体中的应力越大,卸压效果越显著的论断。模拟结果表明：煤岩体在高应力状态35 MPa下,钻孔直径200 mm时,钻孔间距为3.5 m,钻孔直径400 mm时,钻孔间距为4.5 m卸压效果好;在一般应力状态25 MPa下,钻孔直径200 mm时,钻孔间距为2.0 m,钻孔直径400 mm时,钻孔间距为3.0 m卸压效果好。