数值模拟技术典型应用案例（一）_中国煤炭行业知识服务平台

数值模拟技术典型应用案例（一）

来源：煤田地质与勘探

鉴于工程实践及物理试验周期长、成本高、风险大等问题，数值模拟技术因其直观、经济、便捷等优势，逐渐被不同领域广泛应用。随着计算机技术的迅猛发展，各种软件逐步成熟，选取适宜的模拟软件，结合实际条件和研究对象，可直观、高效地展示应用效果，指导决策和生产实践。为此，《煤田地质与勘探》以2020—2022年发表的论文，选取代表性成果，集中展现不同数值模拟软件在煤系气开发或瓦斯抽采、煤与瓦斯突出、煤矿区防治水、采煤沉陷区治理、地热开发等领域的应用案例及效果，以促进同行交流。

专题整理于2022-07-13。

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行业视野: 智能化
类别; 88个
关键词; 99位
专家; 19篇
论文; 6749IP
点击量; 3977次
下载量

煤岩体孔隙结构应力特征的数值模拟研究

作者(Author)：王刚, 江成浩, 陈雪畅

摘要：为了探究不同加载方式下煤岩体孔隙周围的应力分布规律，通过CT三维重建技术构建含有不同孔隙形状的煤岩体骨架模型，并利用ABAQUS软件进行单轴、三轴压缩实验模拟。结果表明，球状孔隙结构在单轴压缩条件下，上下区域表现为拉应力集中，左右区域表现为压应力集中。不同倾角的椭球状孔隙结构其长短轴区域的应力集中类型不同。单轴压缩过程中，轴向加载速度影响球状孔隙周围的Mises应力峰值和σ1应力的变化；三轴压缩过程中，孔隙结构依然经历了压密、弹性、塑性和破坏4个阶段，较低的围压条件使得弹性阶段“应力–应变”曲线与“应力–时间”曲线高度重合。从微观角度为煤岩体力学研究提供了一种新的方法和思路。

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煤田地质与勘探

2021年第01期

637

261
顶板离层水突涌模式及预防技术模拟研究

作者(Author)：张文泉, 王在勇, 吴欣焘, 邵建立, 雷煜, 吴绪南

摘要：为预防顶板离层水突涌产生的安全事故，提出了部分充填方案进行模拟研究。首先通过现有资料总结分析全国发生的多种离层水害事故，深入研究离层积水致灾模式；然后以陕西某矿首采区1307工作面的离层水害事故为例，分析其水文地质条件、上部含水层和离层水突涌的关系，利用3DEC数值软件模拟工作面顶板离层空间发育特征；最后根据该矿的实际情况，提出部分充填开采方式预防离层水突涌的技术措施，并对该矿的部分充填方案进行优化模拟研究。研究结果表明：根据发生条件的不同将离层水突涌划分为5种模式，离层积水过程分为初始积水期、积水至满期和裂隙扩展期；在保持充填率不变的情况下，随着走向采宽和充填宽度的同时同量增加，充填体对上覆岩层支撑作用逐渐增强，离层下部隔水层出现两侧应力增大现象，最佳部分充填方案为采宽80 m，充填宽度80 m，为顶板离层水害的预防提供新的思路。

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煤田地质与勘探

2021年第01期

340

242
考虑覆岩原生裂隙的导水裂隙带模拟

作者(Author)：李蕊瑞, 陈陆望, 欧庆华, 陈逸飞, 王迎新, 葛如涛, 彭智宏

摘要：导水裂隙带高度的确定对松散承压含水层下煤矿安全开采和矿区生态环境保护具有重要意义。以往根据塑性区判断导水裂隙带范围的数值模拟方法不能完全反映覆岩的破断机制。为了更准确地预测导水裂隙带发育高度，应用断裂力学方法，将裂纹尖端K场区内的应力强度因子断裂判据与摩尔–库伦屈服准则结合，提出了原生裂隙存在时的岩石断裂准则。利用自仿射分形模型建立起原生裂隙场分布，并通过有限元分析软件COMSOL Multiphysics将原生裂隙场和岩石断裂准则应用到导水裂隙带发育的数值模拟中，对淮北煤田青东煤矿的839工作面开采进行了模拟计算。结果显示，考虑原生裂隙时，导水裂隙带在贯通后高度达到92.5 m。与传统数值模拟和经验公式法相比，考虑原生裂隙的模拟结果与现场测量结果更为接近。这说明，采用自仿射分形模型所生成的裂隙场可以较好地模拟岩体内复杂而无序的原生裂隙分布，且与传统数值模拟和经验公式法相比，考虑原生裂隙的模拟方法能够更好地反映导水裂隙带的发育规律。

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煤田地质与勘探

2020年第06期

309

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