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考虑平动-转动力学效应的露天矿山节理岩质边坡塑性极限分析
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作者 李泽 +3 位作者 刘文连 高建 杜时贵 周宇 《岩石力学与工程学报》 CSCD 北大核心 2018年第A02期4056-4068,共13页
露天矿山节理岩质边坡的失稳破坏一般同时包含平动和转动力学效应。本文将塑性极限分析理论、多自由度的刚性块体单元离散技术、拟静力法原理和数学规划方法结合起来,研究矿山节理岩质边坡平动滑移破坏或倾倒破坏时的稳定性。根据拟静... 露天矿山节理岩质边坡的失稳破坏一般同时包含平动和转动力学效应。本文将塑性极限分析理论、多自由度的刚性块体单元离散技术、拟静力法原理和数学规划方法结合起来,研究矿山节理岩质边坡平动滑移破坏或倾倒破坏时的稳定性。根据拟静力法原理计算单元形心地震惯性力,以结构面的法向力、剪力、弯矩为决策变量,构建节理岩质边坡静力许可应力场,建立节理岩质边坡稳定性分析的下限法数学规划模型;同时以单元形心的平动速度、转动速度为决策变量,构建节理岩质边坡机动许可速度场,建立节理岩质边坡稳定性分析的上限法数学规划模型;最后运用优化算法求解这两个数学模型,获得节理岩质边坡安全系数的上、下限解和对应的破坏机构。 展开更多
关键词 边坡工程 节理岩质边坡 稳定性 刚性块体单元 塑性极限分析 拟静力法
复杂应力扰动下围岩稳定性评价与采场参数优化 预览 被引量:4
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作者 张飞 杨天鸿 高建 《东北大学学报:自然科学版》 CSCD 北大核心 2018年第5期699-704,共6页
夏甸金矿采矿活动已经进入深部,临近崩落法与充填法影响区域的采场受到多重扰动应力的影响,该区域围岩稳定性与采场尺寸的合理选取对矿山安全生产至关重要.采用先进的数字摄影测量技术,获取试验采场周围岩体结构面参数;并从多角度对采... 夏甸金矿采矿活动已经进入深部,临近崩落法与充填法影响区域的采场受到多重扰动应力的影响,该区域围岩稳定性与采场尺寸的合理选取对矿山安全生产至关重要.采用先进的数字摄影测量技术,获取试验采场周围岩体结构面参数;并从多角度对采场围岩稳定性进行评价;在此基础上,运用Mathews图表法与跨度经验公式对试验采场的参数进行优化;最后,通过数值模拟,对得到的试验采场参数合理性进行分析与验证.图表法优化的采场尺寸在矿山开采的成功应用,验证了图表法在复杂应力下采场尺寸设计的可行性. 展开更多
关键词 数字摄影测量 围岩稳定性评价 节理裂隙 Mathews图表法 采场参数优化
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抚顺西露天矿边坡岩体强度计算及质量分级研究 预览 被引量:1
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作者 孙广明 高建 +1 位作者 肖平 王雪峰 《煤炭科学技术》 北大核心 2017年第12期36-41,63共7页
岩体力学强度参数是影响岩体质量指标的重要因素,而岩体质量级别直接反映岩体稳定性情况,为了研究西露天矿边坡岩体自稳能力,采用现场结构面摄影测量技术获取岩体结构面参数信息,利用点荷载试验和广义Hoek-Brown强度准则研究了边坡岩石... 岩体力学强度参数是影响岩体质量指标的重要因素,而岩体质量级别直接反映岩体稳定性情况,为了研究西露天矿边坡岩体自稳能力,采用现场结构面摄影测量技术获取岩体结构面参数信息,利用点荷载试验和广义Hoek-Brown强度准则研究了边坡岩石和岩体的力学强度参数,并结合岩体质量分级理论,研究了边坡不同区域的岩体质量级别。研究表明:西露天矿边坡岩石抗压强度为88.93-119.86 MPa,强度较高;岩体整体抗压强度为2.874-3.710 MPa,黏聚力为0.788-0.894MPa,内摩擦角为49.18°-51.01°,岩体质量较好,属于Ⅲ级岩体,基本稳定;但局部3号测点区域岩体抗压强度较低,仅有0.555 MPa,黏聚力0.438 MPa,内摩擦角39.46°,属于Ⅳ级岩体,岩体自稳能力差。 展开更多
关键词 边坡稳定性 结构面摄影测量 点荷载试验 广义Hoek-Brown强度准则 岩体力学强度
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基于Mathews稳定图法的采空区稳定性评价 预览 被引量:6
4
作者 赵永 杨天鸿 +1 位作者 王薪荣 高建 《东北大学学报:自然科学版》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期74-78,共5页
针对赤峰红岭铅锌矿多年开采遗留下的80个未处理的采空区问题,通过对该矿山工程地质调查、矿岩力学试验,获取了表征矿山岩体质量的多种指标.依据获取的矿岩力学指标,利用Mathews稳定图法计算出试验采空区的稳定数和水力半径,并通... 针对赤峰红岭铅锌矿多年开采遗留下的80个未处理的采空区问题,通过对该矿山工程地质调查、矿岩力学试验,获取了表征矿山岩体质量的多种指标.依据获取的矿岩力学指标,利用Mathews稳定图法计算出试验采空区的稳定数和水力半径,并通过重新绘制的Mathews稳定图和等概率图的合成图,评价出采空区的稳定性以及稳定概率.利用FLAC3D对试验采空区进行数值模拟,结果与利用Mathews稳定图法评价的结果一致.对不稳定采空区进行了参数优化,并对不稳定采空区提出了支护措施.可通过该方法对红岭铅锌矿所有采空区进行评价,并可为类似矿山提供参考. 展开更多
关键词 Mathews稳定图 Q系统 采空区稳定性 FLAC^3D 支护设计
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水力压裂增透技术在兴安煤矿的应用 被引量:1
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作者 李宝发 梁文勖 +1 位作者 高建 李江涛 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2015年第7期159-162,共4页
为了解决煤层透气性较低的问题,提高本煤层钻孔瓦斯抽采率,降低煤与瓦斯突出危险性,在兴安煤矿井下进行水力压裂增透现场试验。为确定合理的注水压力,对煤层水力压裂进行了力学分析,并利用数值模拟的方法计算出该煤层裂纹起裂临界水压为... 为了解决煤层透气性较低的问题,提高本煤层钻孔瓦斯抽采率,降低煤与瓦斯突出危险性,在兴安煤矿井下进行水力压裂增透现场试验。为确定合理的注水压力,对煤层水力压裂进行了力学分析,并利用数值模拟的方法计算出该煤层裂纹起裂临界水压为12.4 MPa。水力压裂现场试验结果表明:煤层压裂后瓦斯抽采浓度和流量均有明显提高。 展开更多
关键词 水力压裂 增透 瓦斯抽采 数值模拟 裂纹扩展
基于数字摄影测量的结构面、关键块体确定及其三维重构 预览
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作者 王涛 孙其飞 +2 位作者 周靖人 侯宪港 高建 《露天采矿技术》 CAS 2015年第5期42-45,共4页
通过3GSM三维岩体不接触测量技术,对夏甸金矿-615分层水平54902采场进行矿岩体裂隙和结构面数字摄影测量,获取一系列真实反映岩体宏观结构的图像,从中提取节理裂隙和结构面的空间分布信息。在此基础上,利用东北大学自主研发的不稳块体... 通过3GSM三维岩体不接触测量技术,对夏甸金矿-615分层水平54902采场进行矿岩体裂隙和结构面数字摄影测量,获取一系列真实反映岩体宏观结构的图像,从中提取节理裂隙和结构面的空间分布信息。在此基础上,利用东北大学自主研发的不稳块体快速识别和分析系统Geo SMA-3D,进行某测点的不稳块体搜索。最终将表征结构面、关键块体形态的数据实体化后集成到虚拟场景之中,实现矿岩体特征的快速识别、确认及真三维展示的功能。 展开更多
关键词 结构面 数字摄影测量 关键块体 虚拟现实
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高位钻孔瓦斯抽采的数值模拟 预览
7
作者 梁文勖 高建 +1 位作者 马云龙 郭新立 《中州煤炭》 2015年第9期1-3,共3页
针对高瓦斯矿井采空区上隅角中瓦斯聚集问题,提出了在回风巷布置高位钻孔,向煤层顶板裂隙带施工钻孔抽采采空区瓦斯的治理方案。基于对煤层瓦斯一系列假设的基础上,引入煤体孔隙变形与透气性变化的耦合作用方程,运用多物理场耦合分析软... 针对高瓦斯矿井采空区上隅角中瓦斯聚集问题,提出了在回风巷布置高位钻孔,向煤层顶板裂隙带施工钻孔抽采采空区瓦斯的治理方案。基于对煤层瓦斯一系列假设的基础上,引入煤体孔隙变形与透气性变化的耦合作用方程,运用多物理场耦合分析软件对高位钻孔抽放下的采空区裂隙带内瓦斯渗流进行了模拟。得出了抽采过程中模拟区域的瓦斯压力、钻孔瓦斯抽出量和总抽出量的变化,模拟结果可为实际瓦斯抽放工程提供理论指导。 展开更多
关键词 数值模拟 流固耦合 采空区 瓦斯抽采 高位钻孔
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抚顺西露天矿南帮边坡破坏机理及内排压脚措施
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作者 高建 杨天鸿 张飞 《吉林大学学报:地球科学版》 CAS CSCD 北大核心 2019年第4期1082-1092,共11页
为了研究抚顺西露天矿南帮边坡的破坏机理,抑制边坡的滑移变形,应用微震监测技术和卫星监测技术,研究了南帮边坡的滑移破坏轮廓,基于RFPA(rock failure process analysis)强度折减法原理,研究了开采到最终境界时的边坡破坏机理,提出了... 为了研究抚顺西露天矿南帮边坡的破坏机理,抑制边坡的滑移变形,应用微震监测技术和卫星监测技术,研究了南帮边坡的滑移破坏轮廓,基于RFPA(rock failure process analysis)强度折减法原理,研究了开采到最终境界时的边坡破坏机理,提出了两阶段内排压脚的防治措施,并分析了内排压脚对滑坡变形的抑制效果。研究结果表明:1)边坡破坏机理为,破坏最先发生在边坡上部,在边坡中部沿着弱层和破碎带运动,到边坡下部不整合面处受到抑制,最后在边坡底部沿中间弱层切出坑底,形成滑坡轮廓;2)两阶段内排压脚方案能明显抑制弱层的错动,当内排到-262m水平时,可部分抑制底部弱层处滑移,底鼓现象消失;当内排到-212m水平时,可完全抑制住底部弱层的滑动,此时边坡安全系数为1.324,满足安全要求。 展开更多
关键词 滑移轮廓 破坏机理 内排压脚 强度折减 边坡
基于Mathews稳定图等方法的多角度采空区群稳定性分析评价 被引量:7
9
作者 高建 杨天鸿 +3 位作者 忠强 于庆磊 赵永 周靖人 《采矿与安全工程学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第2期348-354,共7页
红岭铅锌矿3中段以上矿房全部采空,遗留大量采空区,危险性非常高,为保证后续回采活动的安全,必须进行采空区群的稳定性分析。首先利用先进数字摄影测量技术,大规模获取岩体结构面参数,从工程岩体地质角度(BQ,RMR)进行岩体稳定性的初... 红岭铅锌矿3中段以上矿房全部采空,遗留大量采空区,危险性非常高,为保证后续回采活动的安全,必须进行采空区群的稳定性分析。首先利用先进数字摄影测量技术,大规模获取岩体结构面参数,从工程岩体地质角度(BQ,RMR)进行岩体稳定性的初步评价;其次建立结构面三维离散裂隙网络模型,从三维数值模拟角度研究围岩的切割破碎程度;再者应用Mathews稳定图方法,从工程经验角度进行上盘围岩稳定性的研究。研究将常规地质方法、数值模拟和工程经验方法相结合,层层递进,多角度准确、全面地获得了复杂采空区群的稳定性分析结果,以及不同岩性围岩所对应的稳定和破坏区域,研究结果对于指导矿山安全回采具有重要意义。 展开更多
关键词 数字摄影测量 裂隙岩体参数表征 破碎程度 Mathews稳定图法 矿房稳定性
复杂空区群回采围岩破坏模式及区域并行研究 被引量:3
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作者 高建 杨天鸿 +3 位作者 张飞 赵永 解联库 周靖人 《采矿与安全工程学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第3期565-572,共8页
为研究红岭铅锌矿大规模回采过程中围岩顶板的破坏模式及区域,分析承压矿柱以及围岩的应力演化规律,明确空区群的力学状态以及稳定性。建立大尺度复杂空区群三维力学计算模型,应用大规模并行计算技术,对中段回采中围岩矿柱破坏模式及应... 为研究红岭铅锌矿大规模回采过程中围岩顶板的破坏模式及区域,分析承压矿柱以及围岩的应力演化规律,明确空区群的力学状态以及稳定性。建立大尺度复杂空区群三维力学计算模型,应用大规模并行计算技术,对中段回采中围岩矿柱破坏模式及应力演化规律进行了研究。结果表明:顶板在不同矿体厚度区域,会产生“〈”型剪切破坏、发散型破坏、X状共轭剪切破坏以及单斜面剪切破坏等不同破坏形式;回采后产生9个主要承压矿柱、4个次要承压矿柱;中段回采,会对上一中段产生明显应力扰动,原有破坏扩展,并产生新的破坏,但隔段回采,不会对最上中段产生应力影响。 展开更多
关键词 复杂空区群 并行计算 应力演化规律 破坏模式 承压矿柱
红岭铅锌矿多中段回采围岩破坏机理研究 预览
11
作者 高建 杨天鸿 +1 位作者 张飞 周靖人 《金属矿山》 北大核心 2017年第9期20-24,共5页
为研究红岭铅锌矿分枝矿体在回采中的围岩破坏机理,分析中间夹层岩体对回采的影响。建立三维力学计算模型,应用并行计算技术和COMSOL Multiphysics数值仿真软件,从顶板、矿柱破坏模式和规律,围岩的动态破坏机理方面,对含夹层的分枝矿体... 为研究红岭铅锌矿分枝矿体在回采中的围岩破坏机理,分析中间夹层岩体对回采的影响。建立三维力学计算模型,应用并行计算技术和COMSOL Multiphysics数值仿真软件,从顶板、矿柱破坏模式和规律,围岩的动态破坏机理方面,对含夹层的分枝矿体多中段回采进行了研究。研究结果表明:(1)顶板主要破坏模式为拉破坏,矿柱主要破坏模式为X状共轭剪切破坏。(2)围岩的动态破坏机理:回采3中段,大理岩两侧失去围岩约束,3中段底板产生单斜面剪切破坏;回采4中段,大理岩悬空,地表产生拉剪破坏;回采5中段,大理岩陷落,地表塌陷。 展开更多
关键词 岩石夹层 并行计算 数值仿真 分枝矿柱回采 围岩破坏模式 间柱破坏模式
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结构面切割不同岩性巷道围岩关键块体研究 预览 被引量:1
12
作者 高建 杨天鸿 +2 位作者 王述红 周靖人 赵永 《金属矿山》 CAS 北大核心 2017年第2期1-6,共6页
为研究红岭铅锌矿矿房在结构面切割作用下的稳定性,分析巷道围岩受结构面的切割破碎程度,减少回采过程中块体掉落造成的危险,采用数字摄影测量技术,进行岩体结构面测量,获取结构面基本参数信息;根据BQ指标进行岩体质量分级,基于推广Hoek... 为研究红岭铅锌矿矿房在结构面切割作用下的稳定性,分析巷道围岩受结构面的切割破碎程度,减少回采过程中块体掉落造成的危险,采用数字摄影测量技术,进行岩体结构面测量,获取结构面基本参数信息;根据BQ指标进行岩体质量分级,基于推广Hoek-Brown强度理论进行岩体力学参数计算;建立结构面离散裂隙网络模型,进行结构面切割下的不同岩性巷道关键块体研究,并给出破碎程度评价。研究表明大理岩岩体产生123块关键块体,最破碎;板岩岩体产生79块关键块体,破碎程度居中;矽卡岩岩体产生27块关键块体,破碎程度最小。 展开更多
关键词 数字摄影测量技术 裂隙岩体参数表征 BQ 关键块体 破碎程度
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红岭铅锌矿的虚拟现实系统 预览 被引量:2
13
作者 赵永 杨天鸿 +3 位作者 解联库 朱根鹏 高建 张飞 《金属矿山》 CAS 北大核心 2015年第1期98-103,共6页
根据红岭铅锌矿的实际情况,基于VR技术建立了一整套矿山虚拟现实系统。针对VR技术在矿山中应用的不足之处,对虚拟现实系统构建软件进行了二次开发,加强其对外部数据的集成与可视化,实现对微震数据、应力场、位移场、塑性区以及理论... 根据红岭铅锌矿的实际情况,基于VR技术建立了一整套矿山虚拟现实系统。针对VR技术在矿山中应用的不足之处,对虚拟现实系统构建软件进行了二次开发,加强其对外部数据的集成与可视化,实现对微震数据、应力场、位移场、塑性区以及理论计算结果的真三维显示。该矿山虚拟现实系统不仅包含了地表、工业场地、矿体、井巷、采场以及回采动画等矿山三维模型场景,还包含了一些数据、数值结果的显示,具有虚拟场景漫游、信息查询、数据立体呈现和交互控制等功能。针对红岭铅锌矿的大量采空区,通过对虚拟现实系统中众多重要三维数据的联合解读和分析,实现对采空区围岩稳定性的评价以及危险区域的确定,提高了VR技术在矿业领域的应用性。 展开更多
关键词 三维模型 VR技术 数据集成 采空区稳定性
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安家岭煤矿岩体结构数字识别及关键块体确定 预览 被引量:6
14
作者 高建 杨天鸿 +4 位作者 师文豪 于庆磊 刘洪磊 王培涛 王述红 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第12期2412-2417,共6页
安家岭煤矿存在大量不稳定块体,安全隐患非常高,必须进行关键块体的预防治理工作。以北帮1300边坡平台为工程背景,采用先进的三维岩体不接触测量技术,进行岩体结构面的现场测量,获取岩体节理几何形态空间分布信息,建立三维岩体结构面空... 安家岭煤矿存在大量不稳定块体,安全隐患非常高,必须进行关键块体的预防治理工作。以北帮1300边坡平台为工程背景,采用先进的三维岩体不接触测量技术,进行岩体结构面的现场测量,获取岩体节理几何形态空间分布信息,建立三维岩体结构面空间分布模型。在此基础上,利用获得的边坡岩体结构面基本参数信息,基于不稳定块体快速识别和分析系统(Geo SMA-3D),进行边坡关键块体的搜索,并对所得结果进行理论分析,确定边坡较易掉落的块体及影响块体不稳定的因素。 展开更多
关键词 结构面 数字摄影测量 裂隙岩体参数表征 关键块体
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露天矿边坡岩体稳定性各向异性分析方法及工程应用 被引量:9
15
作者 师文豪 杨天鸿 +3 位作者 王培涛 高建 朱新平 肖平 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第10期1924-1933,共10页
露天矿边坡岩体通常含有大量IV、V级结构面,影响岩体稳定性。针对这种岩体特性,提出了系统的工程分析方法:首先,应用3GSM非接触测量系统对岩体出露结构面现场测试,统计结构面几何参数概率模型;进一步根据Monte Carlo方法生成裂隙网络,... 露天矿边坡岩体通常含有大量IV、V级结构面,影响岩体稳定性。针对这种岩体特性,提出了系统的工程分析方法:首先,应用3GSM非接触测量系统对岩体出露结构面现场测试,统计结构面几何参数概率模型;进一步根据Monte Carlo方法生成裂隙网络,分别利用离散介质渗流方法和几何损伤理论,在分析REV尺寸效应基础上,计算岩体渗透张量和弹性张量,实现岩体参数表征;最后,基于等效连续介质模型,建立各向异性岩体渗流应力耦合模型,采用COMSOL有限元软件分析边坡岩体稳定性。应用该方法对抚顺西露天矿南帮进行了实例分析,计算结果与实际吻合较好。提出的露天矿边坡岩体稳定性分析方法能够考虑节理分布导致的岩体各向异性特征,简单合理,具有良好的工程应用前景。 展开更多
关键词 节理岩体 边坡稳定性 各向异性 渗流应力耦合 数值分析
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