离散元分析在矿压及支架载荷研究中的应用

"本文通过对矿压显现规律及支架载荷的离散元分析，探讨了煤矿开采中的安全性问题。采用通用离散元软件UDEC进行数值模拟，以了解工作面顶板的压力变化、初次来压和周期来压步距，以及支架的应力位移情况。这些数据对于现场安全生产具有重要指导意义。" 在煤矿行业中，顶板岩层的控制至关重要，因为其直接关系到井下作业的安全。当前，随着开采深度的增加，地压增大导致采场压力剧增，从而增加了矿山压力引发的安全事故。为了应对这一挑战，研究人员运用离散元方法，特别是通过UDEC软件，对工作面开采进行了深入的数值模拟。 UDEC是一种广泛应用于地质力学和采矿工程的通用离散元软件，它能够模拟复杂的地质条件和开采过程中的力学行为。在322工作面的案例中，模拟考虑了煤层厚度、煤的物理特性、直接顶和底的岩性，以及地质构造等因素。煤层的物理力学参数，如密度、体积模量、切变模量、黏聚力、内摩擦角和抗拉强度等，都是影响模拟结果的关键因素。 通过数值模拟，可以得到工作面顶板在开采过程中的动态压力分布，初次来压和周期来压的步距，这是评估矿压显现规律的重要指标。同时，模拟还能揭示支架在矿压作用下的应力和位移状态，这对于优化支架设计、提高其承载能力和稳定性，以及预防支架损坏至关重要。 此外，这种数值模拟研究还有助于预测和预防顶板事故，比如顶板垮落，通过对模拟数据的分析，可以制定更有效的顶板管理策略，包括合理的支护设计、开采顺序和速度控制等。同时，这些数据还可以用于培训矿工，提高他们的安全意识和应急处理能力。 离散元分析在理解矿压显现规律和支架载荷方面发挥着关键作用，为煤矿安全提供了科学依据。未来，结合实际观测数据与数值模拟结果的对比分析，将进一步提升模拟的精度，更好地服务于煤矿安全生产。