采礦職稱論文采礦工程中數值模擬技術

　　這篇采礦職稱論文由于在采礦工程中，其采礦領域大部分的圍巖穩定性問題均會涉及到開采所引起的強烈影響，造成圍巖應力重新分布，以此引發高應力作用和圍巖大范圍移動以及嚴重的破裂。針對這些問題，在采礦工程中應用數值模擬技術的時候，必須要事先充分了解工程項目自身所具備的特殊性，收集相關的數據和資料，正確應用數值模擬軟件，結合數值模擬以及現場監測，采取相應的措施，以此確保采礦工程的開采工作順利進行，實現最大化的經濟效益以及社會效益�！�露天采礦技術》是國內露天采礦行業的綜合性科技刊物。 該雜志是1985年撫順市創刊發行，是遼寧省礦產采礦期刊，雜志發表內容反映我國露天礦山建設中的新技術和科技進步，報道國內外露天采礦領域的科學技術新成就、新動向。

　　在采礦工程中，不僅僅要重視其開采問題，同時還應該重視圍巖穩定性以及巖層的控制，因在開采過程中，其圍巖自身具有很多不明確因素，以往所采用的傳統分析方法在解決這些問題的時候，容易出現很多的弊端。文章就針對這些問題，就采礦工程中數值模擬技術進行詳細地探討，結合采礦工程的特點，對數值模擬技術進行分析。

　　隨著信息技術的不斷發展，在采礦工程中開始逐漸應用數值模擬技術，這在很大程度上推動了我國采礦工程事業的發展。數值模擬技術不僅可以模擬巖體結構特性與復雜力學，同時還便于對各種邊值問題的分析以及施工過程對巷道圍巖穩定性的影響進行分析，預測工程巖體的穩定性。目前，隨著這種數值模擬技術的大力發展，已經逐漸成為了解決采礦工程問題以及其他巖土工程問題的主要研究手段之一。下面文章就采礦工程模擬技術來進行探討。

　　一、采礦工程中存在的問題

　　在采礦工程中，因涉及到的內容非常的廣泛，導致其存在著很多的問題，其中尤為突出的就是巖土工程問題。不管是采場頂板垮落、深部開采的地溫與地壓，還是覆巖移動以及采動所引起的高應力軟巖巷道圍巖的控制均需要進一步進行研究。在采礦工程中，其存在的問題主要分為以下兩種：

　　(一)采場圍巖控制

　　采場圍巖控制問題的表現主要如下：巖體結構是怎樣被破斷的，破斷以后的巖塊是否處于一種穩定狀態以及結構失穩以后其形態的變化等。采動應力場主要是指礦體被采出以后，圍巖內應力場的重新分布，它是巖體變形破裂運動的源泉，但是因原巖應力自身的狀態以及其在開采以后，難以測定應力場，再加上其現場測定與相關的理論描述都不是很成熟，因受采動應力場的影響，其采動巖體就會發生一定的變形，一直到破裂，這些破裂后的塊狀圍巖體就會形成一種堆砌結構，由于其自身失穩導致巖體運動，一直到再形成穩定的塊狀堆砌結構為止。

　　(二)巷道圍巖控制

　　巷道圍巖控制問題是指開采以后覆巖的移動、變形以及破壞導致圍巖應力場發生變化，即開采對于工程附近巷道圍巖自身穩定性的影響，以及在采動影響下，巷道圍巖的控制機理與技術。若受相鄰工作面開采的影響，應該根據支承壓力對于道圍巖穩定性所產生的影響，結合圍巖的實際狀況與巷道周圍巖石移動變形的特征來選用合理的參數以及支護方式，合理布置巷道。隨著礦體的不斷采出，在采場的兩側與前后方的圍巖內，都要形成一種集中采動應力，其中垂直方向上的集中支承壓力，其峰值應該達到3—5γH，其中γ是巖體體積力。在采礦工程中，這種數值模擬技術不僅可以模擬巖體結構特征以及其復雜的力學，同時還便于解決在現場檢測過程中所需的大量人力與物力不能完成的問題，以及現有的力學理論不可求解的一些復雜形體問題等，并且還可預測和預報礦山巖體的穩定性。

　　二、采礦工程數值模擬技術的分析

　　(一)數值模擬技術的概述

　　數值模擬又稱為計算機模擬，通過電子計算機，利用數值計算與圖像顯示方法，研究工程問題、自然界各類問題以及物理問題。

　　數值模擬技術實施的步驟主要為：第一，構建反映問題本質的數學模型，簡而言之就是構建反映問題的各量間微方程以及其相應的定解條件。這一步驟為數值模擬技術的出發點，若無完善且正確的數學模型，其數值模型技術就無法進行;第二，在構建數學模型以后，采取相應的數值計算方式，其計算方式不僅包含了微分方程離散化方法以及求解方式，同時還包括建立貼體坐標和處理邊界條件等;第三，明確坐標系與計算方式以后，開始編制程序和計算，最后待完成計算工作以后，將這些數據通過圖像的方式顯示出來。

　　(二)采礦工程數值模擬技術

　　采礦工程數值模擬涉及到設計基本原理與一些特殊情況方面的內容，必須要用很少的現場特定數據，來分析和設計巖土內或者巖土上其結構與開挖。由于巖土自身的強度特性以及變形存在著較大的變化，要想獲得巖土現場所有數據根本是不可能的，只能部分了解。因用于分析與設計的數據比較有限，巖土力學中的數值模型主要是用來對影響整個系統力學行為主導機理的理解。其步驟主要如下：

　　第一，明確模型分析的目的。模型詳細程度往往主要依賴于分析目的，如其目的明確，只需構建一個粗糙的模型，使其能夠產生出解釋系統力學行為的機理即由于采礦工程問題涉及到很多復雜影響因素，在明確其目的的時候，應該從其全局觀點出發，如果有必要可以再進行細化。

　　第二，物理系統概念圖的構建。在給定的相應條件下，必須要具備相應的問題概念圖，以此對系統預期行為進行初步估計。在創建該圖的時候，應該綜合考慮系統的穩定性、主導力學所反映的內容是屬于線性還是為非線性、系統是否被物理結構所限定、其邊界是否延伸至無線等，基于這些問題來明確數值模型的特征。

　　第三，簡單且理想化模型的構建和運行。在構建數據模型之前，應該先進行簡單且理想化模型的構建以及運行，通過該模型來產生一些初步結果，通過這些結果，促使人們能夠對系統概念圖進行深入的理解，待簡單模型運行以后，可能還需重復上述的步驟二。

　　第四，相關數據的收集。在模型分析中所需數據類型主要包括以下幾種：幾何特征，比如地下巷道的斷面、巖體的結構等;地質構造的位置，比如斷層、節理系和層面等;材料的特性，比如彈塑性和后破壞性;初始條件，比如現場應力狀態、飽和度和空隙壓力等;外部荷載。由于其存在著大量不明確的因素，在研究和分析的時候，其參數范圍必須要合理，通過大量模擬結果顯示，運行簡單模型便于參數范圍的明確，同時還能對所需數據的獲取所實施的現場試驗提供相應的指導。

　　第五，準備一系列詳細的模型來進行運行。一般數值模擬分析會涉及到一系列計算機模擬，因此在構建數值模型的時候，應該著重考慮以下幾個方面的內容：完成模型計算所需的時間，參數變化的影響，模型運行中間狀態的保存，物理數據的比較，監測位置的設置等。

　　第六，模型計算的完成以及結果的提出。在運算過程中應該不時停下，對其進行檢測，以此保證其響應是預期的。當確信模型為正確運行的時候，可按照順序一起來計算幾個模型的數據，在順序運行的任何一個時間段內，均可中斷計算，對其結果進行仔細地審查，接著再繼續進行運行或者適當修改模型。最后通過圖形的方式將結果顯示出來，其圖形結果應該以某一種格式顯示為主，確保其能夠直接和現場的測試結果進行比較。

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