煤矿采空区在数值模拟中的处理方法.pdf

第1 0 卷第6 期 总第6 7 期 2 0 0 5 年1 2 月 煤矿开采 C o a lM i n i n gT e c h n o l o g y V 0 1 ．1 0N o ．6 S e r i e sN o ．6 7 D e c e m b e r2 0 0 5 煤矿采空区在数值模拟中的处理方法 刘志河，马其华，曹建军 山东科技大学资源与环境工程学院，山东青岛2 6 6 5 1 0 [ 摘要]针对一般条件下的采空区，依据直接顶冒落和基本顶沉降的状况，将其划分为3 个 区域。通过现场观测得出的冒高经验公式和顶板冒落的碎胀值，在数值模拟中，作相应转化，划分出 相应的区域，不同的区域采用不同的处理方式，使采空区更加接近现场条件。 [ 关键词] 采空区；数值模拟；模拟方法 [ 中图分类号] 0 2 4 1[ 文献标识码] A[ 文章编号] 1 0 0 6 - 6 2 2 5 2 0 0 5 0 6 - 0 0 0 4 - 0 2 AS i m u l a t i v eM e t h o do fG o bi nN u m e r i c a lS i m u l a t i o n L I UZ h i h e ，M AQ i h u a ，C A OJ i a n - j u n R e s o u r c e ＆E n v i r o n m e n t a lE n g i n e e r i n gC o l l e g e ，S h a n d o n gU n i v e r s i t yo fS c i e n c e ＆T e c h n o l o g y ，Q i n g d a o2 6 6 5 1 0 ，C h i n a A b s t r a c t B a s e do nt h ec o n d i t i o no fi m m e d i a t er o o ff a l l i n ga n dm a i nr o o fs e t t l e m e n t ，d i r e c t e dt o w a r dg e n e r a lc o n d i t i o n ，t h eg o bi s d i v i d e di n t ot h r e ea r e a s ．I nn u m e r i c a ls i m u l a t i o n ，c o r r e s p o n d i n gd i v i s i o ni sd o n ea c c o r d i n gt oe m p i r i c a le q u a t i o no ff a l l i n gh i g ha n dt h e v a l u eo fc r a c ka n ds w e l l i n g ．D i f f e r e n t ep r o c e s s i n gm o d e sa l ea d o p t e di nd i f f e r e n t ea r e a sS Ot h a tt h eg o bi sc l o s e rt or e a lc o n d i t i o n ． K e yw o r d s g o b ；n u m e r i c a ls i m u l a t i o n ；s i m u l a t i v em e t h o d 采场围岩的运移变形关系到工作面安全生产、 顶板覆岩控制、顶板水防治等方面的问题。但是传 统的研究方法在应用上有很大的局限性，而且消耗 的时间长、成本高，很难得到理想的分析结果。一 些大型岩土数值模拟软件的开发，为采场覆岩问题 研究提供了新的研究手段。由于还没有一套较好的 专用于采场研究的软件，其他数值模拟软件在煤矿 开采，特别是对采空区模拟方面存在很大的不足， 使数值模拟在煤矿中的应用受到了很大的限制。 在一些有限元、有限差分等数值模拟程序中， 如果没有对采空区进行一定的处理，就不可避免地 使直接顶、基本顶及其覆岩在运动和传递力的方式 上，与现场相比，发生了很大的变化。由此，数值 模拟的计算结果就必然产生较大的出入。所以，有 必要采取一定的手段，来弥补数值模拟研究方法上 的这些不足。针对这些情况，本文在数值模拟中采 空区处理方面做了一些有益地探讨。 1 采空区区域划分 工作面推进后，随着支架的移动，直接顶开始 冒落，然后基本顶岩梁断裂沉降将采空区冒落的岩 层逐步压实。在推进方向上，根据基本顶岩梁沉降 的程度和采空区中冒落的岩层的压实程度，可以把 采空区分为3 个区域，如图1 所示。 图1采空区区域划分 区域I 内基本顶岩梁尚未接触采空区内冒落的 岩层，直接顶冒落的岩石松散堆积在采空区内；区 域Ⅱ内基本顶岩梁已经接触到采空区内冒落的岩 层，是一个从基本接触到逐步压实的过度区域；区 域Ⅲ内基本顶岩梁基本沉降至最大值，采空区内冒 落的岩层被压实，其中的应力已趋向于原岩应力。 据此，同样将数值模拟模型中的采空区也划分 为这样3 个区域。 2 模型区域划分的原则 采场上方的岩层冒高有明显的规律性，在一定 的采动条件下有确定的数值，不是不可捉摸的。一 些现场实测研究了岩层弯曲沉降时的实际沉降值 s 。，将| s 。用采高表示，则 S A Ⅸh 式中，h 为采高；K 。是这些岩层在未冒落和未发生 [ 收稿日期] 2 0 0 5 0 7 1 8 [ 作者简介] 刘志河 1 9 8 0 一 ，男，河北邯郸人，采矿工程专业硕士研究生，从事矿山压力与岩层控制方面的研究。 4 万方数据 刘志河等煤矿采空区在数值模拟中的处理方法2 0 0 5 年第6 期 剪断情况下，实际沉降值和采高的比例系数，在一 般岩层条件下其取值范围是0 ．3 5 ～0 ．5 0 。这样由 经验公式 h S A 仉2 夏可 A 一1 可以得出一般岩层条件下冒高为采高两倍左右 的经验公式。式中，m 为冒高；K 。为已冒落岩层 的碎胀系数，岩层的碎胀系数根据初步现场观测研 究，该值变化于1 ．2 5 ～1 ．3 5 之间。由以上条件， 推知采空覆岩冒落后的高度变化范围约为 2 1 ．2 5 ～1 ．3 5 2 ．5 ～2 ．7 h 也就是说，当基本顶岩梁沉降至约2 ．7 倍采高 处，采空区冒落的岩层开始对其有支撑作用；当基 本顶岩梁沉降至2 ．5 倍采高处，基本顶岩梁下面的 冒落岩层基本处于压实状态，基本顶趋于稳定，不 再沉降。 根据上述结论，在数值模拟中作相应的转化， 将数值模拟模型中的采空区进行区域划分，3 个区 域分布如图2 所示。煤层上面单元在煤层开挖后逐 渐开始变形，图2 中覆岩单元变形至0 ．7 日处时， 对应现场采空区基本顶开始触矸，即2 ．7 处；当 a 采场覆岩位移 a 采场覆岩位移 覆岩单元变形至0 ．5 H 处时，对应现场采空区基本 顶沉降至最大值，即2 ．5 危处。 图2 模型中采空区区域的划分 3 计算模型 在模拟计算的模型中，针对以上不同的区域采 取措施进行处理。一般有两种方法一是对不同的 区域用不同属性的材料加以充填，模拟不同区域冒 落的岩层，使其对顶板有支撑作用；二是采用加支 撑反力的方法对不同区域进行处理，模拟采空区冒 落的岩层对顶板的支撑作用。 本文所建立的模型中采用的是第2 种方法。对 区域Ⅲ部分的顶板加上接近于同水平的原岩应力， 区域Ⅱ部分加上有一定梯度的支撑反力，区域I 除 了工作面附近，不加支撑的载荷。模拟结果的剖面 图如图3 、图4 所示。 b 采场围岩应力 图3 采空区经过处理后的模拟结果 b 采场围岩应力 图4 采空区未经处理的模拟结果 下转1 2 页 5 万方数据 总第6 7 期煤矿开采2 0 0 5 年第6 期 再进行推广。煤柱开采既涉及开采方法，同时也涉 及地面保护，其生产成本必定有所增加。因此，煤 柱开采是长远效益与企业现实效益的结合，须制定 相关的政策予以鼓励，提高开采煤柱的积极性。同 时，煤柱的开采利用涉及大同矿区的可持续发展， 须进行统筹规划，以保证充分利用，减少资源的损 失。 4 结束语 通过对矿区煤柱的统计分析，表明大同矿区煤 柱储量巨大，如何利用煤柱储量是保证可持续发展 必须解决的问题。通过对煤柱的详细调查，基本掌 握了矿区煤柱的现状，提出了适用于大同矿区煤柱 开采的技术方法和对策，但煤柱开采是复杂的系统 工程，须通过实践不断积累经验，以达到最大限度 地开发地下资源的目标。 [ 参考文献] [ 1 ] 煤炭工业太原设计研究院．山西大同矿区采煤沉陷情况报告 [ R ] ．太原煤炭工业太原设计研究院，2 0 0 4 ． [ 2 ] 天地科技股份有限公司开采所事业部．大同煤矿集团有限责任 公司“三下”压煤开采可行性研究报告[ R ] ．北京天地科 技股份有限公司开采所事业部，2 0 0 4 ． [ 3 ] 国家煤炭工业局．建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与 压煤开采规程[ M ] ．北京煤炭工业出版社，2 0 0 0 ． [ 责任编辑文学宽] 上接3 页 性分析lJ j 煤炭科学技术，2 0 0 5 ，3 3 6 2 8 - 3 1 [ 7 ] 黄建功，平寿康．大倾角采面顶板分类研究[ J ] ．矿山压力 [ 参考蒯 ⋯嚣怒 簇二虢兹6 - 9 采0 ．工作面调伪仰斜原理与方 法[ J ] ．辽宁T 程技术大学学报 自然科学版 ，2 0 0 1 ，2 0 [ 1 ] 王国法液压支架技术[ M ] 北京煤炭工业出版社， 2 1 5 2 1 5 5 ． 1 9 9 9 [ 9 ] 伍永平，负东风，张淼丰．大倾角煤层综采基本问题研究 [ 2 ] 刘峻峰，负东风．大倾角特厚煤层综放工艺系统复杂性初步 [ J ] ．煤炭学报，2 0 0 0 ，2 5 5 4 6 5 - 4 6 8 ． 研究[ A ] ．创新与发展西安科技学院2 0 0 2 年学术大会 [ 1 0 ] 伍永平，负东风．大倾角综采支架稳定性控制[ J ] ．矿山压 论文集[ c ] ．西安西安科技学院，2 0 0 2 ． 力与顶板管理，1 9 9 9 ，3 4 8 2 - 8 5 ． [ 3 ] 王国法，蒲宝山液压支架通用技术条件修订对设计的影 [ 1 1 ] 伍永平，负东风，等．绿水洞矿大倾角煤层综采技术研究与 响[ J ] 煤炭学报，2 0 0 2 ，2 7 4 4 3 4 埘O 应用[ J ] ．煤炭科学技术，2 0 0 1 ，2 9 4 3 0 - 3 2 ． [ 4 ] 王国法，翟桂武，徐旭升，杜忠孝J O Y 8 6 0 0 ／2 4 ／5 0 型支 [ 1 2 ] 林忠明，陈忠辉，谢俊文，谢和平．大倾角综放开采液压支 架稳定性分析[ J ] - 煤炭科学技术，2 0 0 1 ，2 9 5 5 0 - 5 3 架稳定性分析与控制措施[ J ] ．煤炭学报，2 0 0 4 ，2 9 3 [ 5 ] 王国法，朱军，张良，李首滨．液压支架电液控制系统 2 6 4 ．2 6 8 ． 的分析与展望[ J ] 煤矿开采，2 0 0 0 2 5 - 8 [ 责任编辑邹正立】 [ 6 ] 刘峻峰，王国法．急倾斜特厚煤层开采微型放顶煤支架适应 上接5 页 由以上模拟的位移和应力图可以比较看出，对 采空区处理前后有很大的区别。在相同的开挖情况 下，从位移图上可以分析出，如果不对采空区进行 处理，顶板覆岩位移变化增大很多，由图3 a 和图4 a 中可以明显看出；从应力图上可得出， 顶、底板的应力场也有较大的区别，特别是工作面 前方的应力集中程度。所以，必须在数值模拟中， 对采空区作相应处理，使该研究手段的研究与现场 更加接近。 4 结论 数值模拟是一种很重要的研究手段。在数值模 拟中，一般对采空区作充填处理的经验公式是和时 间相关的。但是在模拟过程中所建的模型，无论是 本构关系上还是运行的时步上，都无法与经验公式 1 2 中的时间因素相应的拟和起来。虽然模型中运行的 时步与经验公式中的时间相关，但它们只是一种正 变的关系。因此，对采空区处理时存有一定的难 度。 本文对现场和数值模拟中的采空区分别进行区 域划分，利用这种依据覆岩沉降的大小对采空区的 处理方法，在数值模拟中较容易对模型进行处理， 使建立的模型贴近实际情况，较好地模拟出煤矿开 采后的采场围岩应力和覆岩运移变化。 [ 2 ] [ 参考文献] 宋振骐，等．实用矿山压力控制[ M ] ．徐州中国矿业大 学出版社，1 9 8 8 ． F a s tL a g r a n g i a nA n a l y s i so fC o n t i n u ai n3D i m e n s i o n s [ M ] ． I t a s e aC o n s u l t i n g ，I n c ．1 9 9 9 ． [ 责任编辑邹正立】 万方数据 煤矿采空区在数值模拟中的处理方法煤矿采空区在数值模拟中的处理方法 作者刘志河， 马其华， 曹建军， LIU Zhi-he， MA Qi-hua， CAO Jian-jun 作者单位山东科技大学,资源与环境工程学院,山东,青岛,266510 刊名 煤矿开采 英文刊名COAL MINING TECHNOLOGY 年，卷期2005，106 被引用次数0次 参考文献2条参考文献2条 1.宋振骐 实用矿山压力控制 1988 2.Fast Lagrangian Analysis of Continua in 3 Dimensions 1999 相似文献10条相似文献10条 1.期刊论文 马砺.肖旸.文虎.贾海滨.MA Li.XIAO Yang.WEN Hu.JIA Haibin 深井伪俯斜综放采空区漏风规律数值 模拟 -湖南科技大学学报（自然科学版）2010,251 随着矿井开采深度增加,开采强度越来越大,地温的升高,带来了系列的灾害现象.本文分析了深井伪俯斜综放采空区自燃防治的难点,研究厚煤层伪俯 斜综放采空区的漏风特征,对山东星村煤矿103综放面采空区进行现场观测,建立了采空区漏风数学模型和自然发火预测模型,对其漏风规律进行数值模拟 ,确定了103工作面的合理供风量,使得工作面和进风端头的压力和采空区高差产生的自然压力大致均衡,有效减少和控制向采空区的漏风,防止了采空区浮 煤自燃. 2.学位论文 刘佩 地面钻孔抽采条件下采空区瓦斯运移及分布规律研究 2009 地面钻孔抽采采空区瓦斯作为矿井瓦斯治理以及煤层气开发的一个重要手段，已经在我国一些矿区进行了多次试验，取得了较好的效果，但仍存在 一些关键技术问题需要解决，例如钻孔定位优化、瓦斯产能模拟预测等。本论文在研究地面钻孔抽采采空区瓦斯机理及采空区瓦斯运移及分布规律的基 础上，试图从采空区瓦斯分布规律的角度提出地面钻孔的合理布孔位置。 论文采用理论分析及数值模拟手段相结合的方式，较详细的分析、论述了采空区瓦斯运移和分布规律。首先，分析了采动影响下采空区上覆岩层裂隙场 的分布规律，并建立了采空区瓦斯运移及分布的数学模型，从理论上分析了采空区气体的运移及分布规律。之后选择了谢桥煤矿13118和张北矿11418两 个工作面，应用CFD流体分析软件对选定工作面采空区的瓦斯分布规律进行了数值模拟，通过数值模拟得出了采空区瓦斯在地面钻孔抽采和未抽采时的分 布规律；最后，通过在工作面释放示踪气体，实测了大量的相关数据，并对数据进行分析处理，验证了CFD流体软件分析采空区瓦斯分布规律的可靠性。 本论文的研究成果可作为地面瓦斯抽采钻孔设计的参考依据。 论文主要工作和结论如下1经过数学模型计算分析，在抽采初期，随着抽采的进行，采空区中游离瓦斯被抽走，吸附瓦斯不断解析，以维持瓦斯浓 度和压力的平衡，采空区瓦斯浓度在一段时间之内保持不变。但随着时间的增加，解析的瓦斯量不足以平衡此状态时，瓦斯浓度开始下降，并且变化情 况呈加速的趋势。当瓦斯浓度下降到一定量时，采空区内瓦斯浓度重新达到平衡，抽采所造成瓦斯浓度的变化明显减小。2通过数值模拟和现场SF6示 踪气体试验可以看出，在未进行地面钻孔抽采瓦斯时，靠近工作面瓦斯浓度较低，往采空区深部瓦斯浓度逐渐升高，最高浓度值出现在采空区内离工作 面500m左右，再往采空区深部，瓦斯浓度又会降低。而且瓦斯浓度较高的地点出现在采空区中部靠近回风巷侧。3地面钻孔抽采条件下，采空区靠近回 风巷侧瓦斯浓度较地面钻孔未抽采瓦斯时浓度低。此外，当两个钻孔同时抽采时，氧气渗透进入采空区内部更深的距离并进入抽采管，靠近工作面的钻 孔瓦斯浓度将会降低，影响抽采效果，需要加强抽采管路中瓦斯及氧气浓度的检测，以便适时调节钻孔抽采参数。4SF6示踪气体试验结果表明，各个 钻孔取样数据随着时间变化的衰减趋势基本一致，主要呈负指数形式衰减。5根据对覆岩裂隙分布规律及采空区瓦斯流动及、分布规律的研究，地面钻 孔的平面位置应布置在靠近回风巷侧，在空间上，钻孔终孔点应位于覆岩裂隙带内。从现场考察结果看，单孔最大瓦斯抽放量可达33.8m3/min。 3.期刊论文 李金凤.王劼.张晓君.LI Jin-feng.WANG Jie.ZHANG Xiao-jun 民采空区地压数值模拟稳定性分析 -山 东理工大学学报（自然科学版）2005,196 根据河南栾川钼矿马圈矿区民采空区处理方案,对其民采空区地压进行了数值模拟稳定性分析.采用RFPA98软件分3种情况对民采空区顶板、矿柱进 行了位移加载破坏过程的模拟,确定民采空区的危险区域,为预防预报民采空区的垮塌提供了安全技术依据. 4.期刊论文 文虎 综放工作面采空区煤自燃过程的动态数值模拟 -煤炭学报2002,271 综放工作面采空区浮煤自燃主要取决于浮煤厚度、氧浓度、漏风强度、工作面推进速度和自然发火期5个参量,工作面正常生产时,采空区自燃三带处 于一个动态的稳定状态.根据综放工作面采空区自然发火特点,将松散煤体自然发火数学模型简化,建立了综放工作面采空区温度变化的动态数学模型,用 计算机动态模拟采空区浮煤自然升温过程,及时反映采空区温度分布状态及其动态变化规律,对采空区浮煤自燃危险性进行超前预测,指导综放工作面的安 全生产. 5.学位论文 朱毅 综放采空区抽放条件下漏风流场数值模拟研究 2006 淮南潘一矿煤层属高瓦斯易自燃煤层，煤层实际最短自然发火期为15天。近年来，综采放顶煤技术在该矿的推广应用，对实现高产高效起到重要作 用。综放面日产煤上万吨，效益非常可观。但是，由于综放面开采煤层厚度大，尤其是采空区“两道”、“两线”顶煤放出率低，因而容易造成“两道 ”、“两线”处遗煤厚度很大，自燃危险性增强。准确确定综放采空区抽放条件下自燃危险区域的位置是预防和扑灭采空区自然发火的关键，特别是回 风巷瓦斯抽放管道的移动对高温区域的动态影响，但至今这个技术在国内外都没有得到很好的解决，相关的研究也不够深入。 本文从抽放条件下综放采空区的特点出发，对综放采空区抽放条件下漏风流场进行数值模拟。首先，利用大型煤自然发火实验台，对潘一矿煤样自 燃特性三个关键参数耗氧速度、放热强度和煤层最短自然发火期进行了实验测定，为抽放条件下综放采空区自然发火预测数学模型的建立，以及为对综 放采空区抽放条件下漏风状况进行数值模拟提供基础数据；其次，根据数值传热学、流体力学和热力学等学科相关知识，建立了综放采空区漏风松散煤 体空隙分布方程、采空区不同深度的渗透系数方程和采空区深度对耗氧速度的影响函数方程，并结合采空区渗流及扩散数学模型，建立了综放采空区抽 放条件下自然发火预测数学模型；再次，利用流体计算软件FLUENT对潘一矿23223综放采空区漏风流场进行三维建模和网格划分，数值模拟当瓦斯抽放 管道进入采空区10m、20m、30m、40m时，23223综放采空区漏风流态分布，利用数值模拟漏风分布结果对该综放采空区自燃危险区域进行划分；最后 ，利用现场观测氧浓度和漏风强度数据，对潘一矿23223综放采空区自燃危险区域进行划分，划分结果与基于数值模拟漏风划分结果基本吻合，从而验 证了所建立的数学模型的可靠性。 6.期刊论文 李宗翔.王继仁.周西华 高瓦斯矿井采空区瓦斯排放的数值模拟应用 -中国地质灾害与防治学报 2003,143 以寺河矿采空区瓦斯抽放设计为例,建立了非均质采空区渗流-扩散的有限元数值模型,直观地描绘了采空区瓦斯涌出过程、瓦斯分布规律及其在采空 区回风隅角瓦斯积聚的流体力学原理.模拟结果表明,在工作面后方利用回风联络巷依次进行漏风导流和瓦斯抽放,可大幅度降低采空区回风隅角瓦斯浓度 ;同时漏风导流可以充分抑制采空区瓦斯涌入工作面,并能够降低抽放巷道的配风量.针对高瓦斯矿井采空区瓦斯排放问题,提出了“边采边抽边排“的综合 治理采空区瓦斯的设计方案,给出了瓦斯抽放最佳位置范围、抽放流量和导流风量最低临界限. 7.学位论文 谢应明 采空区煤炭氧化的实验研究和数值模拟. 2001 为了探讨采空区煤炭自燃机现,该文针对淮南矿区和大屯矿区的煤样,通过升温氧化实验和红外光谱实验,考察了采空区煤炭低温氧化过程中的宏观表 现和微观变化,以及漏风量、煤炭粒度、煤炭瓦斯含量对煤炭氧化过程的影响.在此基础上,又以传热学、流体力学以及计算数学为理论工具,对采空区发 生时间和空间分布规律,并分析了采空区漏风量、孔隙率以及煤炭氧化放热率对高温点分布规律的影响.研究表明,在采空区漏风量适度的前提下,采空区 孔隙率越大、瓦斯含量越低,采空区煤炭的氧化速度就越快,出现高温点的时间就越短.与此同时,煤炭分子结构中的芳香烃、脂肪烃以及含氧官能团随着 氧化温度的升高而发生有规律的变化.而采空区高温点的空间分布则主要与漏风风流的速度场分布和氧浓度场分布有关.通过与现场实测数据和实际经验 相比,该论文的研究结论被证明是合理的. 8.期刊论文 李永存.林爱晖.王海桥.刘荣华.Li Yongcun.Lin Aihui.Wang Haiqiao.Liu Ronghua 风流脉动下采空 区流场数值模拟与实验研究 -中国工程科学2008,102 针对矿井内风流脉动的特性,基于矿井通风理论、流体力学理论、空气动力学理论、传热传质学理论、多孔介质渗流理论,建立了矿井风流脉动下采 空区流场的计算模型;通过数值模拟,研究了脉动风流作用下采空区流场的分布特点,并通过实验对其进行了测试和验证.结果表明所建立的采空区非稳定 流场的数学模型可用于研究采空区流场分布状态,并为采空区火灾防治提供有效的手段. 9.期刊论文 兰泽全.张国枢.LAN Ze-quan.ZHANG Guo-shu 泄排巷对采空区瓦斯分布影响的数值模拟 -煤矿安全 2007,388 为了考察泄排巷对采空区瓦斯分布的影响,运用滤流理论建立了采空区瓦斯运移数学模型,模拟研究了无瓦斯泄排巷、有1条泄排巷和2条泄排巷,以及 泄排巷位置发生变化时采场瓦斯分布特性.结果表明,泄排巷数目和位置对采空区瓦斯分布有重要影响,其作用相当于漏风汇,能分流采空区瓦斯,从而降低 工作面上隅角、回风流及采空区瓦斯浓度,并且泄排巷离回风巷越近,分流瓦斯的效果越好.泄排巷对采空区瓦斯分布的影响上层比下层更大. 10.学位论文 吴亚斌 基于CMS实测的采空区群稳定性数值模拟研究 2007 岩体开挖将导致地应力释放，可能会造成围岩失稳和破坏。由于岩体具有非线性特征，不同的加载路径和岩石力学参数，将使岩体产生不同的力学 响应。数值模拟方法在研究地下采空区围岩稳定性方面具有十分明显的优势，已逐渐成为空区稳定性定量评价不可或缺的重要方法。在进行空区稳定分 析时必须对空区围岩的地质状况、赋存状况，岩体的开挖形态、空区的空间位置有清楚的认识和准确的了解，建立“可信”的，可供计算分析使用的地 质模型，这是进行空区稳定性数值模拟稳定分析的前提。 准确建立力学计算模型是岩土工程稳定性数值模拟研究的基础。采空区的实际三维形态和准确的空间位置是影响采空区稳定性数值模拟可靠性的重 要因素。然而，在传统的采空区稳定性数值模拟中，往往将采空区的形态视为空区开挖设计时确定的规则形态，或者是利用人工的简化模型进行模拟 ，严重影响了数值模拟结果的可靠性。本文应用空区激光三维精密探测系统Cavity Monitoring System，简称CMS，精确地获取了空区的三维形态和准 确的空间位置，并借助于大型三维矿床软件SURPAC建立起了空区的三维形态模型，研究提出了一种空区稳定性数值模拟建模的SURPAC和FLAC耦合方 法，形成了基于实测的采空区稳定性数值模拟耦合新技术，有效地提高了采空区稳定性数值模拟结果的准确性和可靠性。该技术已在铜坑矿西南采区的 采空区群稳定性数值模拟研究中成功应用，验证了该技术的有效性和可靠性，从而为采空区群稳定性数值模拟研究开辟了一条新的有效途径。 本文链接 授权使用哈尔滨医科大学hebykdx，授权号77a008e0-1a03-4b98-8074-9e4901079b2d 下载时间2010年12月11日