地震作用对采空区塌陷的UDEC模拟
爆破震动对采空区稳定性影响的FLAC3D分析
摘要：针对厂坝铅锌矿受到乱采乱挖破坏的情况，运用 FLAC3D 对爆破震动作用下采空区的稳定性进行了数值分 析。根据现场实测数据，选取了 2 条不同的实测速度时程曲线作为爆破震动输入，分别进行了静力和动力计算。 分析结果表明：(1) 采空区开挖后，最大位移量为 4.75 mm；(2) 施加爆破动载荷后，最大位移量增至 5.47 mm， 增幅与爆破震动速度成正比； (3) 围岩位移分布的变化受震动波形的影响。 爆破震动作用下围岩应力场发生二次重 分布，塑性区分布面积明显扩大，采空区右上方露天边坡脚亦受到影响。分析结果与实际观测结果相吻合，并给 出了避免爆破震动诱发采空区失稳塌陷的几条建议。 关键词：爆破工程；采矿工程；爆破震动；采空区；稳定性；FLAC3D；数值模拟 中图分类号：TD 235；TD 85 文献标识码：A 文章编号：1000–6915(2005)16–2894–06
实测数据，结合爆破安全规程，确定最大震速和安
第 24 卷
第 16 期
闫长斌等. 爆破震动对采空区稳定性影响的 FLAC3D 分析
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全距离。该方法能直观地反映爆破震动危害，但无 法对爆破震动引起的围岩动应力场、位移和塑性区 的变化以及动力失稳机制进行研究。而数值模拟方 法可以系统地研究爆破作用下围岩的动应力场分布 规律及动静应力场的叠加作用机理，因此成为近年 来研究爆破震动作用的有效方法[5
～8]
力计算边界条件和所需的阻尼； (7) 施加动力载荷，进行动力计算分析，得到 动力计算结果。一般的计算流程如图 1 所示。
。鉴于 FLAC3D
在岩土力学分析中的优势和求解动力问题的特点， 使得其可很好地解决非线性动力分析问题。FLAC3D 已成功应用于岩土开挖、边坡稳定分析及地震动力 响应分析等许多领域[9
地震作用对采空区塌陷的UDEC模拟
收稿日期:2007-05-20作者简介:伍永田(1969-),男(汉族),广西桂林人,中南大学地学与环境工程学院在读博士研究生,主要从事企业管理与有色金属相关产业研究。
地震作用对采空区塌陷的UDEC 模拟伍永田1,2 张旭生2 李晓芸3(11中南大学,湖南长沙410083;21广西堂汉锌铟有限公司,广西南丹547200;31长沙有色研究设计院,湖南长沙410001) 摘要:采空区的稳定性问题除了岩体强度、节理、裂隙、层面等地质缺陷自身的因素外,地震、爆破、地下水等外界的因素也不容忽视。
本文利用离散元软件UDEC 模拟了地震波对天德石膏矿采空区塌陷的影响,分析了节理围岩在地震波作用下的运动情况,指出地震波的作用是采空区产生塌陷的诱发因素。
关键词:采空区;地震;离散元中图分类号:TD 32513 文献标识码:A 文章编号:1671-8550(2007)06-0019-030 引言当采矿工程中的采空区、大型水利水电工程的地下硐室等处于中等及以上强度的地震活动带时,必须考虑地震作用的影响。
与爆炸荷载相似,地震荷载也是以波的形式在岩土介质中传递。
在传递过程中,地震波产生的震动效应造成岩体的损伤,影响岩体的完整性,进而影响地下工程的安全[1,2]。
因此,分析地震荷载作用下地震波在采空区围岩岩体中的传递规律,进一步评价采空区的稳定是迫切需要解决的问题。
由于岩体中含有层面、断层、节理等不连续面,在整体上表现为一种非均质、不连续体,一般情况下很难准确地确定地震波在岩体介质中的传播规律,常用的方法就是利用地震监测仪根据过去的实测数据进行分析处理,进而确定地震波的衰减规律。
但岩体的性质具有很大的离散性,不同地方具有不同的岩体属性,从而地震波的衰减规律也不同[3～6]。
由美国Itasca Consulting Group ,Inc 1推出的UD EC (Universal Distinct Element Code )软件[7]是一种基于非连续体模拟离散元的二维数值计算程序,不仅能方便地模拟节理岩体的运动(包括移动和转动),还可模拟地震波等在岩体中的传播规律,本文用UDEC 程序对石膏矿开挖后围岩在地震波作用下的情况进行模拟分析,旨在验证采空区在地震作用下的稳定性。
地震作用下岩质边坡崩塌动力响应研究
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老 虎 嘴 岩 质 高 边 坡 工 程 地 质 剖 面 图
模 型 的 建 立 收 稿 日期 ： ２ ２ ０ — ８ ０１ — ３ １
在 自由场 边 界 设 置 阻尼 ， 吸 收 入射 波 在 边 界 产 生 的 反 射
波 ，使 自由场边界成为 “ 非反射 ”界面 。为 了能 更真 实地反 映研究 区岩质高边坡 的实际应 力场 ，对边坡模 型采取 底部粘
作者简介 ：何
凯 （９ ０ ） １ ７ 一 ，湖 北省 交通规划设计 院工程师 ，主要从事隧道工程和岩体力学等方面的研究 。
切 ， 由于 边 坡 高 度 较高 ，形成 深 邃 峡谷 ，峡谷 的状 态及 延 伸 方
２ ．本 构模 型 的 建 立
表 ２ 研 究 区岩 质 边 坡 岩 石 结 构 面 力学 参 数 表
向主 要受该地区的地层岩性和地质构造条件控制 。 该沿主滑方
向 的工 程 地 质 剖面 图如 图 ｌ所示 ， 坡 主滑 坡 剖 面 倾 向 ８ 。 。 边 ４
第１ ２卷 第 ６期
２ ２生 ０１
中 国
水
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Ｎ ｏ．６ ２ ２ ０１
６月
Ｏ ｎａ ｈｉ Ｗａｔ Ｔｒ ｓ ｅｒ ａｎ ｐｏｒ ｔ
地震作 用下岩质边坡 崩塌动 力响应研究
何 凯
（ 湖北 省 交通 规 划设 计 院 ， 湖 北 武 汉 ４ ０ ５ ３ ０ １）
作用下岩质边坡 的动 力响应过程进行模拟分析 ，重 塑汶川地 震过程 中某岩质高边 坡的破坏过程 ，最后得 出边 坡在 地震作
用下的破坏规律。
利用三维地震方法解决湖西矿采空区问题
利用三维地震方法解决湖西矿采空区问题李华【摘要】本文通过三维地震勘探,对岱庄生建煤矿湖西三、四采区东南部部分煤层被临近矿区越界开采的情况进行勘探,查清了勘探区内3上煤层的采空区范围,为煤矿安全生产提供了可靠的地质依据.【期刊名称】《山东煤炭科技》【年(卷),期】2019(000)007【总页数】3页(P205-207)【关键词】三维地震勘探;煤矿;采空区【作者】李华【作者单位】山东省煤田地质局物探测量队,山东济南250000【正文语种】中文【中图分类】P631.4三维地震勘探可以查明落差≥5m的断层，控制主要地层层位，解释主要煤层赋存状况，寻找和发现地质异常现象（陷落柱、火成岩局部侵入、煤层分叉合并等）。
来自3上煤层与围岩界面产生的反射波，其波形特征与煤层的对应关系较好，时间剖面上能清晰地反映出断层、煤层的变化，动力学特征明显，全区能连续追踪，为本区的主要目的层反射波，是构造、煤层解释的主要依据。
采空区由于煤层全部或部分采空，致使原来的反射机制被破坏，时间剖面上煤层反射波特征发生畸变，难以追踪和对比，通过煤层反射波的异常变化，可以寻找和发现地质异常采空区的范围。
1 勘探区概况湖西矿井位于山东省微山县、鱼台县境内，与江苏省毗邻。
井田处于昭阳湖区中段西部，西距鱼台县城15km，水陆交通比较方便。
本井田位于滕县煤田西北部，地层自上而下有第四系、上侏罗统蒙阴组、下二叠统下石盒子组和山西组、上石炭统太原组、中石炭统本溪组、中奥陶统。
本区含煤地层为下二叠统山西组和上石炭统太原组，煤层埋藏深度在500～1000m，含可采和局部煤层3上、3下、12下1、16煤四层。
本区表层地震地质条件复杂，但中、深层地震地质条件较好，对应各地质层位的反射波较多，尤其是T3波连续突出，动力学特征明显，能真实地反映其地质形态及构造变化规律，对三维地震勘探完成地质任务较为有利。
2 数据采集本次三维地震施工采用8线12炮束状观测系统，480道接收，接收道距20m，炮点网格20m×100m，覆盖次数为24次。
塌陷采空区的数值模拟及属性解释
塌陷采空区的数值模拟及属性解释
徐书恩;郭子华
【期刊名称】《山西焦煤科技》
【年(卷),期】2014(000)012
【摘要】老窑塌陷采空区严重威胁着大型矿井的生产与安全，探测出塌陷采空区已成为当前三维地震的一项重要研究课题。
根据采空区的实际赋存形态建立了地质模型，并采用射线追踪理论进行数值模拟，在时间剖面上较系统地分析了塌陷采空区的形态特征，并分析了反射波的频谱特征。
结合一些典型的工程实例，总结出塌陷采空区在地震资料上的地震响应特征以及地震属性特征，对煤矿安全生产具有指导意义。
【总页数】4页(P11-14)
【作者】徐书恩;郭子华
【作者单位】山西煤炭运销集团，山西太原 030013;山西煤炭运销集团，山西太原 030013
【正文语种】中文
【中图分类】TD166
【相关文献】
1.三维地震勘探属性解释法在采空区探测中的应用 [J], 王军
2.基于地震属性分析的红柳林煤矿采空区解释 [J], 叶红星
3.三维地震多属性解释在东庞矿采空区识别方法 [J], 王丹
4.地下复杂采空区引起地表塌陷渐进发展过程数值模拟研究 [J], 王飞飞;田春艳;任青阳;邹平;虎万杰;马增
5.基于属性识别理论的金属矿山采空区塌陷灾害风险评估 [J], 靳昊;陈彦好;周宗青;成帅;孙子正;商成顺;王超
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采空区问题的数值模拟方法
·194·
( 第 43 卷第 12 期)
分析·探讨
力学参数，为确保建立的模型符合实际要求，需要对 参数进行多次调整。建模方法上可以运用软件自带 的编程语言，也可以用建模功能较强的软件( 如 Auto cad、Ansys、Surfer 等) 做前期处理，最后通过接口 导入到所用软件之中。
建立模型之后，根据工程需要对模型进行开挖、 加载、注浆充填等模拟，一般采空区问题主要涉及到 地基稳定性评判、注浆充填、施加建筑荷载、水岩流 固耦合、残余沉降等问题。
项 目 基 金: “ 十 一 五 ”国 家 科 技 支 撑 计 划 重 点 资 助 项 目 ( 2006BAC09B01)
方便、有效地辅助工程的设计与实施。 1． 1 采空区活化机理及影响因素
当前采空区主要是长壁开采形成的采空区和房 柱式开采形成的采空区，二者在变形机理上略有不 同，前者主要因为砌体梁结构的失稳和覆岩空隙、裂 缝、离层以及破碎岩块的再压密，后者主要因为煤柱 的失稳变形［3］。
软件名称 ABAQUS
RFPA
ANSYS COMSOL MULTIPHYSICS UDEC2D /3D PFC2D /3D FLAC2D /3D
对模型计算时，可以根据软件自带的精度运算， 也可以根据需要人为的设定计算时步，计算结束后， 可以结合 Tecplot、Surfer、Auto CAD 等软件对结果进 行后处理以得到更为形象直观的图形。
2 采空区问题模拟软件简介
数值模拟软件已广泛应用于矿业工程的各个方 面，现阶段应用于采空区问题模拟的软件主要有以 下几种，见表 1。
采空区的活化因素可分为内在影响因素和外在 ห้องสมุดไป่ตู้响因素，内在影响因素主要有采煤方法、顶板管理 方法、采空区尺寸、覆岩岩性、采深、采厚、开采时间 等; 影响采空区活化的外在因素主要有地面建筑物 荷载、地下水和风化作用、邻区开采、地震作用等，在 有的矿区，遗煤自燃问题也是影响采空区稳定性的 重要因素之一。 1． 2 模拟中所涉及到的问题
地下矿山空区塌落产生震动的实验与计算
Se ries N o .396J une 2009金 属 矿 山M ETA L M I NE总第396期2009年第6期谢亮波(1980 )男,中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司,助理工程师,243004安徽马鞍山市湖北路9号。
地下矿山空区塌落产生震动的实验与计算谢亮波 刘为洲 顾红建 邢洪义(中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司)摘 要 地下矿山采空区顶板塌落时,塌落体冲击空区底板会产生地震波,冲击地震波会对空区附近的建(构)筑物及设施产生一定的影响。
针对目前一些地下矿山大面积空区长期未进行处理可能遇到的相同问题,采用模拟实验的方法,对实验得到的数据进行分析计算,得出塌落震动的传播规律,为震动影响评估提供理论参考。
关键词 采空区 塌落震动 模拟实验 分析计算Exper im ent and Calculation of V ibration i n t he R oof C aving of U nderground M i n e Cavit yX ie Liangbo L i u W e izhou Gu H ong jian X i n g H ongy i(S i nosteelM aanshan M ining Research Instit u te Co.,Ltd)Abstrac t T he s hock w ave produced by t he roof cav i ng aga i nst t he bottom i n unde rground m i ne cav i ty w ill have i m -pact on the nearby structures and fac iliti es .In v iew of such prob le m tha tm ay occur i n som e larg e underground m i ne cav iti es tha t haven t 'been treated for a l ong ti m e ,a si m ulati on exper i m ent w as made .F ro m t he ana l y si s of t he exper i m ent data ca-l culation ,the propaga ti ng la w of cav ing -caused v i brati on w as drawn ,prov i d i ng a theo re ti ca l refe rence to the eva l uation of v-i brati on i m pact .K eywords Cav it y ,C av i ng -caused v i brati on ,S i m u l a tion experi m ent ,Calculati on and ana l ysis2004年12月,某矿山空区顶板开始塌落,后陆陆续续塌落,8h 后整个空区完全塌落。
不同采高上保护层开采卸压效应的UDEC数值模拟研究
变形与瓦斯渗流的耦合数学模型．
２ Ｕ Ｄ Ｅ Ｃ数 值 模 型 的建 立
２ ． １ 模 型的基 本 参数
正确 的建立数值模型 ， 离不开与实 际相符的模 型参数 ， 但影响实际开采条件 的因素很多 ， 而数值模
型是在尽可能多的考虑这些 因素的前提下 ， 由实 际 简化而来 ， 但 同时又符合现场实际． 模 型的建立 ， 必 须要 很 好地反 映 材料 的物 理 力 学 特性 ， 如 材料 的均 匀性 ， 弱 面影 响 以及非线 性 等 因素． 本模 拟 以某 矿戊 ９— ２ ０ １ ８ ０工作 面为 原 型 ， 模 型 的岩 性参 数如 表 １ ， 表
抽采率提供 了一定理论依据．
关键词 ： 不同采 高； 上保护层开采 ； 数值模 拟； 卸压
中图分类号 ： Ｔ Ｄ ８ ０ ３ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ６ ７ ２— ９ １ ０ ２ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ３— ０ ０ ０ ６— ０ ６
目前 ， 保护 层开 采是 防治煤 与 瓦斯 突 出最 经济 、 最 有效 的措 施 ＿ １ Ｊ ． 国内外学 者 普遍 认 为 。Ｊ ， 保 护
第２ ８卷 第 ３ 期
２ ０ １ ３年 ９月
湖南科技大学学报（ 自然科学版 ）
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｈ ｕ ｎ ａ ｎ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ＆Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ （ Ｎ ａ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ Ｅ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ）
摘
要： 利用 Ｕ Ｄ Ｅ Ｃ软件对不 同采高上保护层开采卸压效应进行 了数值模拟 ， 得到 了在不 同采高 的上保护层开采 时， 被保
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地震作用对采空区塌陷的UDEC模拟
伍永田;张旭生;李晓芸
【期刊名称】《矿业工程》
【年(卷),期】2007(005)006
【摘要】采空区的稳定性问题除了岩体强度、节理、裂隙、层面等地质缺陷自身的因素外,地震、爆破、地下水等外界的因素也不容忽视.本文利用离散元软件UDEC模拟了地震波对天德石膏矿采空区塌陷的影响,分析了节理围岩在地震波作用下的运动情况,指出地震波的作用是采空区产生塌陷的诱发因素.
【总页数】4页(P19-22)
【作者】伍永田;张旭生;李晓芸
【作者单位】中南大学,湖南,长沙,410083;广西堂汉锌铟有限公司,广西,南
丹,547200;广西堂汉锌铟有限公司,广西,南丹,547200;长沙有色研究设计院,湖南,长沙,410001
【正文语种】中文
【中图分类】TD325.3
【相关文献】
1.采空区塌陷的离散元模拟 [J], 伍永田;张旭生;李晓芸
2.塌陷采空区的数值模拟及属性解释 [J], 徐书恩;郭子华
3.基于UDEC的煤层采空区地表裂缝形成过程反演 [J], 冉佳鑫
4.UDEC软件对矿山采空区崩塌过程进行应力分布的研究 [J], 李小玲;胡才源;孙全福;张忠
5.地下复杂采空区引起地表塌陷渐进发展过程数值模拟研究 [J], 王飞飞;田春艳;任青阳;邹平;虎万杰;马增
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。