大面积充填采矿流固耦合分析与优化研究

"大面积充填采矿时的流固耦合数值分析及优化 (2009年)" 这篇2009年的论文主要探讨了在大面积充填采矿过程中如何处理涌水型矿井的水文地质条件，通过流固耦合的数值分析方法来优化采矿设计，确保采场的安全性。作者余伟健等人首先介绍了有限差分法在流固耦合计算的基本原理，这是数值模拟的基础，用于分析流体（如地下水）和固体（如矿石和岩体）之间的相互作用。 文章针对司家营铁矿南区的实际情况，这个地区的地下水丰富，采矿过程中面临的涌水量大，因此，选择合适的计算参数至关重要。研究人员确定了4个关键因素，每个因素3个不同水平，组合成总共9个计算方案。他们利用这些方案对采矿与充填进行了数值模拟，以模拟采矿过程中的渗流场变化和采场涌水量。 通过对不同方案的比较分析，论文着重研究了采矿过程中渗流场的演变以及采场涌水量对地表沉降的影响。这些分析对于理解地下水如何影响矿体稳定性，以及如何选择最优的采矿策略以减少地表沉降具有重要意义。最后，基于这些分析，研究者能够确定最佳的充填采矿方案，以最大程度地降低负面影响，提高矿山的安全性和经济效益。 关键词包括大面积充填采矿、流固耦合、数值分析和优化，表明论文的核心内容涉及这些领域。该研究采用了FLAC 3D软件进行流固耦合分析，这是一种常用的地下工程数值模拟工具，能有效地模拟复杂的力学行为。 论文的发表对于大水型矿山的大面积开采设计提供了理论支持和技术指导，对于未来的矿山安全评价和采矿工程实践具有重要的参考价值。通过深入理解流固耦合效应，可以更好地预测和控制地下水对矿体稳定性的影响，进而制定出更安全、更经济的采矿策略。