煤矿开采中地应力测量技术的应用实践分析

基于地应力对围岩变形及破坏的影响,分析地应力测量技术在煤矿开采中的应用。具体研究中采用FALC3D软件,从垂直地应力、水平地应力和最大主地应力角度分析地应力对围岩变形及破坏的影响。另外,分别介绍地应力测量技术在常规煤矿开采和深部煤矿开采中的应用,确认地应力测量技术的具体应用价值。

竖向荷载下斜坡桩基承载力及影响因素数值研究

利用有限差分软件FLAC3D,开展了竖向荷载下斜坡桩基极限承载力研究。分析了斜坡桩基竖向极限承载力的变化规律及其影响因素。并与平地桩基进行对比,分析了斜坡的存在对承载力的影响。最后给出了斜坡与平地桩基极限承载力比值工程应用表。研究表明:斜坡桩基极限承载力与临坡距呈正比关系,临坡距越大,极限承载力越高;与坡度呈反比关系,坡度越小,极限承载力越大。提出了一种斜坡桩基竖向极限承载力实用计算方法:实际工程中,可以先按传统的设计计算方法确定平地桩基的承载力,然后根据实际坡度和临坡距离,采用插值的方法在比值表中取相应的调整系数,确定斜坡桩基的承载力。

斜坡桩基上拔极限承载力数值模拟研究

利用有限差分软件FLAC3D,开展了斜坡桩基上拔极限承载力研究。分析了斜坡桩基上拔极限承载力的变化规律及其影响因素;并与平地桩基进行对比。分析了斜坡的存在对承载力的影响,给出了斜坡影响度的概念。研究表明:影响度大小呈现一定规律:随临坡距的增加呈现减小趋势;随坡度的增大呈现增大趋势,随桩长的增大呈现先增大后减小的趋势。实际工况中可以通过增大桩长、增大临坡距、减小坡度来提高斜坡上桩基的上拔承载力。当临坡距大于2倍桩径或边坡坡度小于1∶1.5时,再通过增大临坡距或减小坡度来提高斜坡桩基的上拔承载力效果并不显著。

口孜东矿111303工作面围岩应力分布规律数值模拟

借助FALC3D软件对口孜东矿111303工作面近、远场围岩应力分布及演化规律进行数值模拟计算,对111303工作面不同推进距离围岩垂直应力和塑性区走向分布、工作面不同推进距离煤层垂直应力变化规律及工作面前方不同距离垂直应力分布特征等进行了详细的分析,从而得到了111303工作面围岩应力分布规律。

基于ArcGIS与FLAC^(3D)的矿山边坡三维可视化与数值模拟耦合研究

以某矿山露采边坡为例,利用Arc GIS软件建立了边坡三维地层可视化模型,针对岩土工程特点,采用一种简化方法实现了从矿山边坡三维可视化模型到FALC3D计算模型的耦合与自动转化,开发了相应的计算模型生成插件。该方法充分利用了地层三维可视化模型可较好地表达研究区域内地质体的空间几何形态的优点,拓展了可视化模型的应用范围,排除了从地层可视化模型全自动生成精确岩土工程数值计算模型在网格形状、材料区域边界、断层/节理单元等方面所面临的困难,极大地简化了数值模拟的前处理工作。数值模拟结果表明:随着网格尺寸的不断加密,本研究方法得到的计算结果可满足岩土工程分析的实际需求,具有良好的工程应用前景。

沉陷区内尾矿库变形预测

为了判别在河北省范各庄煤矿沉陷区内建立尾矿库安全问题,对尾矿库变形进行预测研究是非常重要的。通过应用FALC3D对其进行数值模拟,将建立尾矿库前的沉陷变形及未来历年开采引起的预测变形与前期评估报告和现场勘探资料,表明用煤矸石作筑坝材料如不作加筋处理会产生较大位移,但对库区变形不会产生大的影响,符合工程极限变形要求,

黄泛区公路路基压实标准的研究

应用快速拉格朗日有限差分法,分析了黄泛区粉性土在不同的压实度条件下的沉降规律,提出了合理的粉土路基的压实标准。结果表明,粉性土路堤随着高度的增加,沉降变形呈抛物线增加。通过提出的回归公式,就可估算出变形达到稳定时的沉降量。不同的路堤高度,应提出不同的压实标准。当粉土路基采用方案三的压实度标准时路基土已达到密实状态,继续增大压实度对减少沉降没有显著影响。

斜坡地基承载力及其影响因素的数值模拟研究

本文从数值仿真的方法入手,利用有限差分软件FLAC3D,研究了斜坡地基极限承载力的数值模拟计算方法,并分析影响斜坡地基极限承载力的因素。最后研究了极限平衡状态下滑动面的形态。结果表明,数值模拟方法克服了传统方法无法考虑土体内部应力应变关系的缺陷,可较为真实地反映斜坡内的变形、破坏过程。埋深、临坡距和地基条件与极限承载成正比关系。但埋深对极限承载力的影响不甚明显。斜坡地基极限承载力与滑动面形态及岩土体强度相关。

基于FLAC^(3D)平台的边坡非饱和降雨入渗分析

为研究降雨入渗条件下三维边坡渗流场的变化过程,在全面研究FLAC3D软件渗流分析模块功能及算法的基础上,通过编写FISH函数完善了FLAC3D软件的非饱和渗流计算功能。基于降雨入渗机制的分析,编写了降雨入渗及停雨出渗边界的FISH函数,实现边坡三维降雨入渗过程的模拟。通过降雨条件下算例边坡的饱和非饱和渗流场变化过程的数值计算,研究了降雨入渗引起的边坡暂态饱和区变化过程,并与已有研究成果进行对比分析,从而验证了自编FISH函数实现边坡三维非饱和渗流计算结果的正确性。研究成果表明,文中提出的边坡三维非饱和降雨入渗分析是可行的,同时也为三维边坡非饱和渗流场的研究提供了一条有益的途径。

倾斜煤层采动影响下的挤压变形区移动变形特征分析

以重庆南桐矿区为工程背景,通过三维数值模拟方法,对倾斜煤层在三种不同开采宽度工况下上覆岩层移动挤压变形区特征进行了研究。结果表明:采宽由80 m增加到160 m时,煤层与岩层交接处应力变化较小,挤压变形区地表下沉速度较为缓慢;采宽由160 m增加到240 m时,煤层与岩层交接处应力变化非常显著,挤压变形区地表产生明显下沉;不同的开采工况下,挤压变形区沉陷位移都会出现一个峰值,且位于开采区下山方向,挤压变形区沉陷值受水平应力影响较小,走向和倾向方向的沉陷值以该峰值曲线呈中心对称。

大采高放顶煤采场应力的数值模拟研究

为了提高顶煤采出率确保综放工作面的安全推进,采用FALC3D数值模拟法探讨了某矿大采高综放面在采场不同推进距离时垂直应力,覆岩塑性区规律以及工作面液压支架的受力大小。其垂直应力峰值在煤壁前方约6 m处出现,垂直应力峰值分布为23~28.1 MPa。采动影响剧烈范围分布在4~8 m内,采场支架承受最大阻力平均约为14 000 k N。

王庄煤矿91采区合理煤柱尺寸研究

针对王庄煤矿高应力采区煤柱的留设问题,采用数值模拟和理论计算的方法,研究了91-203工作面回采过程中91-203运巷围岩的应力和位移变化情况,从而确定出91高应力采区的合理煤柱尺寸。结果表明:采用FLAC3D数值模拟确定合理区段煤柱尺寸为10～15 m;根据极限平衡理论和煤体应力理论,计算合理的区段煤柱尺寸为14. 4～16. 7 m;综合分析数值模拟和理论计算结果,确定王庄煤矿91高应力采区合理的区段煤柱尺寸为15 m比较合适。

软顶底采场沿空掘巷窄煤柱尺寸留设研究

留设较宽的沿空掘巷煤柱不但造成煤炭资源浪费,往往在回采后出现应力集中效应,窄煤柱的留设是沿空巷道围岩结构的关键组成部分,其稳定性最终关系沿空掘巷技术的成效好坏。本文根据具体的地质资料采用FLAC^(3D)数值模拟软件分析了回采期间煤柱应力分布以及位移特征,综合考虑煤柱的尺寸设计及留设煤柱的稳定性、资源的回收率,最后留取5m煤柱作为沿空留巷的护巷煤柱。

大采高放顶煤采场应力的数值模拟研究

本文主要采用FALC3D数值模拟法探讨了某矿大采高综放面在采场不同推进距离时垂直应力、覆岩塑性区规律以及工作面液压支架的受力大小。其垂直应力峰值在煤壁前方约6m处出现，垂直应力峰值分布为23-28．1MPa。采动影响剧烈范围分布在4-8m内，采场支架承受最大阻力平均约为14000kN。本文为厚煤层的安全高效开采提供了可靠的借鉴，对生产有指导意义。

基于FLAC^(3D)的土工格室挡墙工程性状及敏感性因素分析

以驻信高速路基边坡的土工格室柔性挡墙工程为背景,研究土工格室挡墙的工程性状和敏感性因素。通过FLAC^(3D)有限差分软件,模拟格室单元与填土的相互作用,对挡墙的受力与变形规律进行研究,并结合实体工程进行对比验证。同时,基于FLAC^(3D)强度折减法,对挡墙稳定性影响因素进行了敏感性分析。结果表明:土工格室挡墙在上覆荷载作用下,墙背应力沿墙背先增大,再减小,再增大的波动形分布,并且由墙背至墙身递减;挡墙位移曲线的斜率随墙高递减,呈"网兜"状;数值计算与现场测试得到的曲线变化规律一致,表明采用的数值模型是合理的;此外,计算表明土工格室挡墙稳定性对填土内摩擦角最为敏感。研究成果对土工格室挡墙的设计与施工具有重要的参考价值和指导意义。

镇城底矿综放开采覆岩运移规律的数值模拟研究

为了提高厚煤层综放开采的回收率,以镇城底矿22212工作面为工程背景,采用FALC 3D数值模拟软件对不同采高下顶煤的应力峰值及水平位移变形量进行分析,发现随着采高的不断的增加,应力峰值呈现出先增大后减小的趋势。顶煤的水平位移量同样呈现先增大后减小的趋势,在采高为3.0 m时的应力峰值及水平位移量均达最大值,同时对不同采高下的顶煤冒落状态进行分析,发现不同采高顶煤冒落均类似于漏斗状,当采高为3.0 m时,顶煤回收率和含矸率均为最优,分别为86.1%和8.4%,所以最佳采高为3.0 m,为矿井厚煤层高效开采提供一定的参考。