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PFC^(2D)数值计算模型微观参数确定方法 被引量:21
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作者 元辉 +1 位作者 徐帅 安龙 《东北大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第4期563-567,共5页
针对目前应用"试错法"来确定PFC2D数值计算模型微观参数所存在的盲目性问题,提出一种基于物理试验响应的参数确定方法.通过模拟具体对象的基本特性计算模型物理几何参数,借助物理试验响应反演计算颗粒间的接触本构参数.以焦... 针对目前应用"试错法"来确定PFC2D数值计算模型微观参数所存在的盲目性问题,提出一种基于物理试验响应的参数确定方法.通过模拟具体对象的基本特性计算模型物理几何参数,借助物理试验响应反演计算颗粒间的接触本构参数.以焦家金矿-450中段下盘糜棱岩为例,在单轴抗压物理试验的基础上,确定相应的数值计算模型微观参数并进行单轴、双轴模拟试验,模拟结果与物理试验具有良好的一致性,验证了微观参数确定方法的可靠性和适用性.PFC2D微观参数确定方法能够在保证精确模拟的基础上,大大降低前期建模工作量,为类似研究提供借鉴. 展开更多
关键词 PEC2D 数值模拟 微观参数确定 试错法 反演计算
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矩形采场支护作用下围岩周边应力复变函数解析解 被引量:5
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作者 元辉 刘明飞 +1 位作者 熊志朋 《金属矿山》 CAS 北大核心 2021年第4期20-26,共7页
地下采场围岩周边应力状态与其稳定性非常密切。为了控制采场的变形和破坏,矿体开采过程中,通常借助支护体来保证采场安全作业条件。目前针对矩形孔口问题的应力状态解析解局限于未支护条件,适应性有限。为了获取矩形采场支护作用下的... 地下采场围岩周边应力状态与其稳定性非常密切。为了控制采场的变形和破坏,矿体开采过程中,通常借助支护体来保证采场安全作业条件。目前针对矩形孔口问题的应力状态解析解局限于未支护条件,适应性有限。为了获取矩形采场支护作用下的围岩周边应力,采用复变函数理论分析和数值模拟方法,推导和求得不同支护力作用下矩形采场周边的应力解析解和数值模拟解。结果显示,两者具有较高的拟合性;由两帮侧壁至顶板,采场周边围岩应力呈现先增大后减小的"抛物线"趋势,拐角附近应力出现陡增现象,即应力集中现象;同时,随着采场周围岩体支护阻力的逐渐增加,帮壁应力逐渐减小,顶板应力逐渐加大;对于大宽高比采场较长边的应力求解误差增大的情况,实际可通过增加映射函数的项数以及加密模拟网格的方法来提高拟合性。 展开更多
关键词 复变函数 保角变换 矩形采场 围岩应力
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硬岩采场新型预应力膨胀支柱的研发及应用 被引量:2
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作者 元辉 +1 位作者 王者超 熊志朋 《东北大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期213-219,共7页
针对硬岩采场原岩矿柱损失率高、传统人工矿柱无法有效接顶等难题,利用自主研制的膨胀材料水化反应后体积增大特性,研发一种新型预应力膨胀支柱;基于室内和现场工业试验,测定其膨胀力学性能和承载机制.试验结果表明,桶式膨胀装置(即膨... 针对硬岩采场原岩矿柱损失率高、传统人工矿柱无法有效接顶等难题,利用自主研制的膨胀材料水化反应后体积增大特性,研发一种新型预应力膨胀支柱;基于室内和现场工业试验,测定其膨胀力学性能和承载机制.试验结果表明,桶式膨胀装置(即膨胀支护动力源)在约束条件下,随着膨胀材料装填量的增加,其主动支撑力增加,且增幅逐渐加大;在全约束且满装膨胀材料的条件下,主动支撑力可达500 kN.预应力膨胀支柱具有架设周期短(约4 h)、主动支撑力大(约600 kN)的优点;在房柱法残留矿柱回收过程中,预应力膨胀支柱呈现出应变硬化承载特性,原岩矿柱的负载能够成功地转移至预应力膨胀支柱之上;在确保顶板安全的条件下,试验采场经济效益增加170万元. 展开更多
关键词 膨胀支柱 主动支撑 应变硬化 矿柱回收 承载机制
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急倾斜薄矿脉无底柱分段崩落法结构参数优化 被引量:9
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作者 元辉 +2 位作者 徐帅 陈宗灵 邬金 《金属矿山》 CAS 北大核心 2014年第7期1-6,共6页
以金厂沟梁金矿18#矿体急倾斜薄矿脉为依托,利用物理仿真实验,测得倾斜边壁条件下,单漏口端部放矿放出体同时受到上下盘边壁和端壁的切割,放出体形态不规则且向端壁前倾和上盘偏斜;矿岩接触面形成的放出漏斗除受下盘边壁稍加切割外,整... 以金厂沟梁金矿18#矿体急倾斜薄矿脉为依托,利用物理仿真实验,测得倾斜边壁条件下,单漏口端部放矿放出体同时受到上下盘边壁和端壁的切割,放出体形态不规则且向端壁前倾和上盘偏斜;矿岩接触面形成的放出漏斗除受下盘边壁稍加切割外,整体呈现标准漏斗的1/4;废石在散体流动过程中主要沿上盘和端壁混入且下盘损失矿量较大.考虑改善散体的流动性能及降低矿石的损失贫化,设计了最佳出矿进路的布设位置,即应沿走向外壁紧挨下盘脉内布置,且尽量使出矿设备贴近矿体下盘出矿.基于揭示的散体流动规律,可将散体的流动在高度方向上分为自由降落区、过渡区和倾斜边壁控制区3个区段.遵循分段高度应控制在过渡区内的原则,结合现场凿岩设备的配套水平,确定了实际对应的最优分段高度应为12 ~ 14 m.最后应用数值模拟方法优化并得到了6 m是脉外运输巷道最小安全距离.该研究为急倾斜薄矿脉以及类似矿体的安全、高效开采提供了技术支撑. 展开更多
关键词 急倾斜薄矿脉 无底柱分段崩落法 结构参数优化 散体流动规律 数值模拟
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不同高度预应力膨胀支柱偏心承载能力研究
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作者 姜凯元 元辉 +2 位作者 熊志朋 王佳贺 《金属矿山》 CAS 北大核心 2024年第7期35-40,共6页
利用房柱与空场采矿法对金属矿进行开采时往往需要在采场内留设原岩矿柱保证回采期间安全作业,而残留矿柱会导致经济效益下降,为解决上述问题研发了一种预应力膨胀支柱代替原岩矿柱进行支护。以预应力膨胀支柱支护技术为背景,研究了不... 利用房柱与空场采矿法对金属矿进行开采时往往需要在采场内留设原岩矿柱保证回采期间安全作业,而残留矿柱会导致经济效益下降,为解决上述问题研发了一种预应力膨胀支柱代替原岩矿柱进行支护。以预应力膨胀支柱支护技术为背景,研究了不同高度和偏心加载的预应力膨胀支柱承载能力;基于室内材料力学拉伸试验,确定了膨胀支柱材料力学参数;利用ABAQUS数值模拟软件,构建了膨胀支柱数值分析模型,并对其进行了静力学屈曲分析,获取支柱在不同高度与偏心条件下的破坏模式与承载规律。结果表明:轴心受压下,膨胀支柱的破坏区域在支柱中间部位,随着支柱高度增加,其承载强度降低。偏心受压条件下,膨胀支柱破坏区域随偏心距增大而向上转移,同时其承载强度降低。将预应力膨胀支柱应用于某矿现场原岩矿柱回采,并监测其承载性能,所得承载规律与数值模拟结果相一致,反映出膨胀支柱能够有效维持采场稳定性和提高矿石回采率。 展开更多
关键词 膨胀支柱 承载强度 破坏模式 偏心承载 屈曲分析
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预应力膨胀支柱支护的进路式采场跨度扩大技术 被引量:1
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作者 于鹏飞 +1 位作者 姜凯元 元辉 《东北大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期1604-1611,共8页
为提高矿石产能,研发上向进路充填采矿法采场跨度扩大技术.通过数值模拟可知,相比于原岩矿柱,膨胀支柱支护条件下采场顶板垂直变形增加10 mm,塑性区体积增加15.8 m^(3).而相比于无支护,膨胀支柱支护可限制采场顶板最大垂直位移13 mm和... 为提高矿石产能,研发上向进路充填采矿法采场跨度扩大技术.通过数值模拟可知,相比于原岩矿柱,膨胀支柱支护条件下采场顶板垂直变形增加10 mm,塑性区体积增加15.8 m^(3).而相比于无支护,膨胀支柱支护可限制采场顶板最大垂直位移13 mm和减少塑性区体积160.1 m^(3).开展现场工业性试验,监测膨胀支柱承载力与采场顶板垂直变形.采场顶板变形和膨胀支柱承载力随间柱回采不断增大,支柱的最大承载力不超过655.6 kN,采场顶板最大下沉量不超过10 mm.从技术经济效益分析,试验采场利润约达26.7万元,采场跨度从3 m扩大至9 m,矿石回采率提高30%. 展开更多
关键词 膨胀支柱 进路充填采矿法 采场跨度 顶板变形 支柱承载
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泡沫膨胀充填材料膨胀性能研究 被引量:5
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作者 于清军 徐帅 +1 位作者 元辉 《金属矿山》 CAS 北大核心 2018年第5期1-6,共6页
针对传统胶结充填材料充填到地下采空区后存在的充填不接顶的问题,应用化学添加剂,在传统充填材料的基础上,发明了一种泡沫膨胀充填材料。采用试验数据的表图分析对影响充填体膨胀率的因素进行了研究。试验结果表明:发泡剂添加比例对充... 针对传统胶结充填材料充填到地下采空区后存在的充填不接顶的问题,应用化学添加剂,在传统充填材料的基础上,发明了一种泡沫膨胀充填材料。采用试验数据的表图分析对影响充填体膨胀率的因素进行了研究。试验结果表明:发泡剂添加比例对充填体膨胀率有较大影响,3.75%~8.75%的发泡剂添加量可以使不同浓度的充填试样产生-2.97%~16.54%的膨胀率;料浆浓度对充填体膨胀率也有一定影响,灰砂比与膨胀率之间关系不明显。最后根据强度与膨胀率关系,结合矿山实际充填工作,从27个试验方案中优选出了若干适合矿山分层充填及嗣后充填的试验方案。 展开更多
关键词 泡沫膨胀材料 发泡剂 充填体膨胀率
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