复杂采空区稳定性数值模拟分析：实测与3DMine-Flac3D耦合应用

"该文基于某铁矿采空区的实际探测数据，利用三维激光探测系统获取了采空区的精确三维形态和空间位置，通过3DMine软件构建了采空区和矿区的地学三维模型。文章提出了将3DMine与Flac3D耦合的方法，建立数值计算模型进行数值模拟，以此分析采空区围岩的稳定性。研究表明，矿体开采后，围岩应力重新分布，导致空区顶板和侧壁出现显著拉应力，主要位移发生在顶板Z向，矿柱侧向位移不明显，但塑性分布广泛，特别是在顶板和底板，矿柱顶部的塑性分布可能导致矿柱失稳，对采空区稳定性造成严重影响。" 本文详细探讨了复杂采空区稳定性的分析方法，强调了实测数据在模拟分析中的重要性。作者首先介绍了采用的空区三维激光探测技术，这种技术能够准确获取采空区的实际形态和空间信息，弥补了传统基于设计参数建模的不足。接着，作者利用3DMine软件建立了采空区和矿区的三维模型，这是一种有效的地质建模工具，能直观展示地下结构。 文章进一步提出了一个创新的数值模拟策略，即通过数据转换将3DMine与Flac3D（灵活的有限差分程序）耦合，构建数值计算模型。Flac3D是一种强大的土木工程和地质力学模拟软件，能处理复杂的非线性问题，如应力应变关系、流固耦合等。这种耦合模式使得空区的物理特性可以更准确地反映在模拟计算中，提高了分析的精度。 数值模拟结果显示，矿体开采后，围岩的应力状态发生改变，产生了明显的拉应力区域，尤其是在空区的顶板和侧壁。同时，空区围岩的位移主要表现在顶板的垂直方向，矿柱虽然侧向位移不明显，但其顶部的塑性变形可能导致整体稳定性下降。这种塑性分布情况提示了矿柱可能存在的安全隐患，对采空区的长期稳定性和安全运营具有重大意义。 该研究通过结合实地探测、精细建模和数值模拟技术，对复杂采空区的稳定性进行了深入分析，揭示了采空区围岩动态变化规律，为采空区的安全管理和治理提供了科学依据。这一工作对于推动采矿工程领域的数值模拟技术和采空区安全管理具有重要的理论和实践价值。