礦岩散體流動時空演化規律及仿真模型研究

《礦岩散體流動時空演化規律及仿真模型研究》是依託東北大學，由柳小波擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：礦岩散體流動時空演化規律及仿真模型研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：柳小波
• 依託單位：東北大學

中文摘要

在採礦工程中，礦岩散體流動的規律和仿真方法是礦業理論研究領域的重要研究方向。本項目在物理實驗的基礎上，基於岩石流變性質，建立岩層移動的力學本構方程，結合隨機理論，研究散體流動時空演化規律，建立散體流動時空演化仿真模型，給出下沉係數與時間影響係數定義與計算方法，在深層次上對礦岩散體的流動空間過程和時間因素進行反演研究，探求散體流動機理和時空演化仿真模型之間的內在聯繫。同時，利用大規模並行計算技術，在計算機上實現散體流動規律模擬，從而可以對散體流動的時空演化規律進行更深入、更廣泛的研究。本項目的研究成果將促進多維空間下散體流動規律的研究，對於研究解決採礦工程中涉及散體流動方面的工程問題也具有重要的理論與現實意義。

結題摘要

在採礦工程中，礦岩散體流動的規律和仿真方法是礦業理論研究領域的重要研究方向，本項目通過研究九塊模型流動規律，分析了礦石鬆散性與放出體之間關係和散體流動機率賦值模式，提出了新的機率賦值方式，即引入散體流動機率分析係數m，通過對參數m賦以不同的數值即可改變九塊模型的機率分布，解決放出體的不同形態問題，這一方式大大簡化了機率賦值過程，同時在此基礎上研發了三維放礦仿真系統（SLS）；在研究九塊模型和假定礦岩具有開爾文流變性質的前提下，建立了散體移動時空演化模型，很好的解決了冒落散體流動的時間空間關係，並給出具有時間因素 的空間散體移動的機率分布公式，給出反演估計 值的兩種方法；露天礦中地下採空區的存在直接影響作業人員與大型設備的安全生產，其頂板安全厚度的確定是一直未能得到很好解決的難題。基於四邊固支矩形薄板的納維葉解法，分別導出了均布載荷與集中載荷作用下的撓度方程與應力表達式，分析得到四邊固支矩形板在均布載荷和集中載荷作用下的高應力主要出現在板的中心以及長邊的中點處，影回響力的因素主要包括厚度、載荷大小、板的尺寸以及泊松比。依據第一強度理論建立均布載荷和集中載荷共同作用下的頂板安全性控制方程，並求解得到其安全臨界頂板厚度。為了進一步弄清頂板破壞機制，採用ABAQUS有限元分析軟體建立採空區頂板的數值模型並進行計算。通過數值模擬對採空區頂板進行應力、應變、及頂板位移的塑性分析，得到了不同頂板厚度、不同採空區跨度等因素對應力場，位移場的影響規律和採空區頂板安全厚度與採空區跨度的回歸曲線及方程。在基金資助的三年內，專利1項，發表6餘篇論文，其中已收錄代發表SCI檢索論文1篇，EI檢索1篇，培養在讀研究生2名。