应用离散元法分析采矿引起厚松散层变形的特征
矿山开采沉陷学_中国矿业大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年
矿山开采沉陷学_中国矿业大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.采煤沉陷上覆岩层破坏形成的“三带”，由下至上依次为（）答案:垮落带、裂隙带、弯曲带2.下面关于日常观测的说法正确的有（）答案:及时记录地表裂缝情况_首次末全面观测之间的定期四等水准测量工作_日常观测周期视下沉速度而定3.以下选项为地表移动观测站布设需要遵循的设计原则的有（）答案:观测线上应根据采深和设站的目的布置一定密度的测点_观测线的长度应大于移动盆地的范围_观测线的控制点应在移动盆地范围之外埋设牢固，在冻土区控制点的底面应在冻土线 0.5m 以下_沿主断面布设4.观测线移动和变形曲线图可以清楚地看出沿观测线（主断面）的地表移动和变形的分布特征及其发展过程答案:正确5.以下关于采动程度描述错误的是（）答案:超充分采动条件下，对应采空区中心的正上方为地表移动盆地中心6.以下关于剖面线状地表移动观测站观测站描述正确的是（）答案:剖面线状地表移动观测站一般都是沿主断面布设。
_剖面线状地表移动观测站各相邻观测点一定是相互通视的。
_剖面线状地表移动观测站通常由两条互相垂直且相交的观测线所组成。
7.以下关于观测站设计的内容说法错误的是（）答案:设计图部分只需要包括观测线的平面位置图，沿观测线的断面图8.按照观测的时间可将观测站分为（）答案:普通观测站、短期观测站9.地表移动观测站的观测工作按时间顺序分别为（）答案:连接测量，全面测量，日常测量，全面测量10.以下关于观测点数量及密度说法错误的是（）答案:为了以大致相同的精度求得移动和变形值及其分布规律，实际布点时观测点必须是等间距布设11.以下关于确定剖面观测线布设的位置和长度说法错误的是（）答案:走向主断面都经过采空区中心点12.全面测量工作内容不包括（）答案:记录地下开采及地质情况13. 6 个月观测地表各测点的累计下沉值小于（），表明地表稳定。
答案:30mm14.观测线上的测点数目及其密度，主要取决于（）和设站的目的。
厚松散层下开采覆岩及地表移动规律研究
厚松散层下开采覆岩及地表移动规律研究一、本文概述《厚松散层下开采覆岩及地表移动规律研究》是一篇专注于深入探索厚松散层下开采活动对覆岩及地表移动影响规律的学术论文。
本文旨在通过系统的理论分析和实证研究，揭示厚松散层地质条件下开采作业对覆岩稳定性和地表移动的影响机制，为相关领域的工程实践提供理论支撑和科学依据。
文章首先介绍了厚松散层地质条件的特性，包括其形成原因、分布规律以及对地下开采活动的潜在影响。
在此基础上，文章综述了国内外在厚松散层下开采覆岩及地表移动规律方面的研究成果和进展，指出了当前研究中存在的问题和不足。
接下来，文章通过理论分析和数值模拟方法，深入探讨了厚松散层下开采过程中覆岩的应力分布、变形特征以及破坏机制。
结合现场监测数据和实验室研究结果，对地表移动规律进行了定量分析和定性描述，揭示了地表移动与开采活动之间的内在联系。
文章提出了针对性的工程实践建议和技术措施，旨在提高厚松散层下开采作业的安全性和效率，减少覆岩失稳和地表移动对环境和人类活动的影响。
本文的研究成果对于推动相关领域的技术进步和工程实践具有重要的理论价值和现实意义。
二、厚松散层地质特性分析厚松散层是指在地表以下，由风化、侵蚀、搬运和沉积作用形成的一系列未固结的或弱固结的松散堆积物。
这些堆积物通常包括砂土、粘土、砾石等，其形成过程复杂，且地质特性各异。
在煤炭等矿产资源的开采过程中，厚松散层的存在对覆岩及地表的移动规律产生显著影响，因此对其进行详细的地质特性分析至关重要。
厚松散层的厚度和分布范围是影响开采过程中覆岩移动的关键因素。
厚松散层的厚度越大，其对上覆岩层的支撑能力越弱，开采时引起的覆岩移动范围也越大。
厚松散层的分布范围也会影响地表的移动规律，如果厚松散层分布广泛，那么开采引起的地表移动可能更加显著。
厚松散层的物质组成和物理性质也是影响其地质特性的重要因素。
不同的物质组成和物理性质会导致厚松散层在开采过程中的不同响应。
例如，砂土和粘土的物理性质差异较大，前者颗粒较大，透水性较好，后者颗粒较小，透水性较差。
应用离散元法分析采矿引起厚松散层变形的特征
维普资讯
第 ３期
许延春 等 ： 应用 离散元法 分析采矿 引起厚松 散层变形 的特征
２９ ６
“ 马鞍 ” 形 覆 岩破 坏 形 态 ．而 进入 松 散层 后 ，地 层沉 降范 围显 著 扩 大 （ １ ａ ） 水 平 变 形 的 压 缩 一拉 伸 的 图 （） ，
中 图分 类号 ：Ｔ ３ ５ ２ Ｄ ２ ． 文献 标识 码 ：Ａ
厚 松 散层 普 遍分 布于 华 东地 区 的各个 矿 区 ，例 如 淮南 、淮 北 、兖 州 、徐 州 和大 屯 等 ．对 华东 地 区 众 多
村庄 保 护 煤 柱 的合 理 留设 有很 大 影 响 ． 近年 来 由 于放 顶煤 开 采 使一 次 采 高显 著增 大 ，采用 条 带法 进 行 村庄 下 采煤 情 况增 多 以及 该 地 区 出现 井 壁集 中破 坏现 象 等 原 因 ，人 们认 识 到研 究 厚松 散 层 的性 质 、变 形 特 征是
２ 深 厚 松 散 层 变 形 的 形 态 特 征
２ １ 采矿 引起 覆岩 的 变形 形 态 ．
图１ 映 的 覆 岩 移 动 和 应 力 场 的变 化 形 态 与 实 际 情 况 比 较 接 近 ． 在 基 岩 段 反 映 了 两 端 高 中 间 低 的 反
收 稿 日期 ：２ ０ — ８ ２ ０ １ ０ —０ 基 金项 目：国家 自然科 学基金 （９ ７ ０ ３ ；国家杰 出青年基金 （９ ２ ４ ９）资助 ５９４ １ ） ５７５０
维普资讯
第２ ７卷第 ３期
２０ ０ ２年 ６月
煤
炭
学
报
Ｖｏ ． ７ Ｎｏ． １２ ３
Ｊ ＲＮ ＨＩ ＯＡＬ Ｓ ＯＵ ＡＬ ＯＦ Ｃ ＮＡ Ｃ ＯＣＩ Ｔ Ｅ Ｙ
矿物加工工程中离散元法的应用现状分析
矿物加工工程中离散元法的应用现状分析作者：唐川来源：《中国化工贸易·中旬刊》2017年第09期摘要：本文介绍了离散元法的基本原理以及应用概况，重要涵盖了颗粒的运动特性、筛分作业、磨机以及其他选矿等过程，分析了其在矿物加工工程中的具体应用现状，分析了发展过程中的独特优势进而指出了相应的发展方向。
关键词：矿物加工工程；离散元法；应用现状；发展方向矿物加工工程属于一门应用技术学科，主要对矿物的分离进行研究，包括松散的颗粒物料，研究方法中目前比较主流的是离散元法。
1 离散元法的发展概况分析离散元法的运用能够对于单颗粒的运动进行及时充分地跟踪，对颗粒群的详细运动过程进行充分预测吗，采用的方式是利用不同颗粒之间的碰撞以及颗粒与边缘之间的碰撞等。
在1979年离散元法首次提出，大大改进了物理过程模型，对于颗粒碰撞发生的概率与方位能够进行有效预测与分析，促进了计算效率的提升。
在矿物加工领域、振动给料、筛分作业、螺旋输送机以及旋流器分选等作业中都有着广泛的应用[1]。
2 离散元法的基本原理分析离散元法的运用能够对于散体介质系统力学行为进行充分计算。
通过把所研究的介质或者散体离散为板块或者颗粒，两者的差别主要体现在信息存储、计算与搜索以及接触模型上，在粉体与颗粒型散体上使用颗粒离散元法，在岩石力学问题上使用块体离散元法。
在离散元法的运用上首先是依据实际问题的不同选择最佳的接触模型，基于力-位移定理得到两单元间法向与切向的作用力。
之后在牛顿第二定律的运用下把单元见的力矩与力以角速度与线速度进行描述分析。
3 矿物加工工程中离散元法的应用现状分析目前在矿物加工工程中离散元法具有很大的应用适用性，下文主要从模拟磨机中的颗粒物料分析，在筛分作业中的DEM分析，DEM对于颗粒运动特性的研究分析以及对于其他选矿过程中的应用分析公司等四个方面进行了分析。
3.1模拟磨机中的颗粒物料分析对于颗粒物料运动特性的的研究历史比较早，已经取得了比较成熟的研究成果。
离散元原理及应用
离散元原理及应用离散元（Discrete Element Method，DEM）是一种基于颗粒间相互作用力的数值模拟方法，用于研究颗粒体系的力学行为。
离散元原理是以颗粒为基本单元，通过模拟颗粒之间的相互作用力，来揭示颗粒体系的宏观力学行为，以及颗粒体系的微观行为。
离散元原理的核心思想是将连续体离散化，将颗粒看作是离散的个体，通过颗粒之间的相互作用来模拟颗粒体系的宏观行为。
离散元方法的步骤可以简单概括为：1. 确定颗粒的形状和大小。
颗粒可以是圆球形、多边形或其他形状，其大小决定了颗粒之间的相对位置。
2. 建立颗粒之间的相互作用力模型。
常用的力模型有弹簧-颗粒模型、弹簧-弹簧模型和接触力模型等。
这些力模型可以描述颗粒之间的接触力、摩擦力和弹性力等。
3. 计算颗粒之间的相互作用力。
通过根据力模型计算颗粒之间的相互作用力，然后将这些力应用于相应的颗粒上。
4. 更新颗粒的位置和速度。
根据颗粒之间的相互作用力，可以计算出颗粒的受力情况，并据此更新颗粒的位置和速度。
5. 重复以上步骤。
通过不断重复计算颗粒之间的相互作用力、更新颗粒的位置和速度，可以模拟整个颗粒体系的力学行为。
离散元方法在工程领域有着广泛的应用。
以下是离散元方法在几个典型应用领域的介绍：1. 地震工程：离散元方法可以用于模拟土地结构在地震作用下的行为。
通过模拟颗粒之间的相互作用力，可以研究土壤内的颗粒位移、应力分布以及土体的破坏机理等，从而为地震工程提供可靠的设计依据。
2. 岩土工程：离散元方法可以用于模拟岩土体的力学行为。
通过模拟颗粒之间的相互作用力，可以研究土体的压缩、剪切和断裂等行为，从而为岩土工程提供精确的预测和分析。
3. 煤矿工程：离散元方法可以用于模拟煤矿岩石的力学行为。
通过模拟颗粒之间的相互作用力，可以研究岩石的破碎、抗压性能以及岩层的稳定性等，从而为煤矿工程的安全评估和设计提供依据。
4. 粉体工程：离散元方法可以用于模拟颗粒材料的力学行为。
厚松散层矿区开采沉陷的基本规律研究
论文题目：厚松散层矿区开采沉陷的基本规律研究专业：测绘工程本科生：鲁刚刚（签名）指导教师：姚顽强（签名）摘要矿山开采破坏了岩体内部原有的力学平衡状态，引起地表下沉和变形，影响到位于开采影响范围内的建筑物、河流、铁路、管道及农田，造成极大危害。
研究开采引起的地表沉陷规律，掌握开采对地表的影响范围和大小，以及对构筑物的破坏过程和特征，可减小或避免地下开采的有害影响。
本文通过对厚松散层矿区采动覆岩变形破坏类型、厚松散层矿区主要采动损害及其特征、厚松散层矿区地表移动与变形动态规律以及厚松散层矿区地表移动稳定后的角量参数的分析，探讨了厚松散层矿区开采沉陷的基本规律，并通过红柳林矿区工程实例验证了这一规律。
关键词：厚松散层，开采沉陷，地表移动，变形规律，三道沟矿区Subject: Thick watered mining subsidence of the basic lawSpecialty: Geomatics EngineeringName:Lu Ganggang (Signature)Instructor :Yao Wanqiang (Signature)ABSTRACTThe mining damage the rock mechanics balance, the original surface subsidence and deformation, affect in mining area of effect of buildings, rivers, railway, pipeline and farmland, cause great harm. Study of surface subsidence caused by mining, master of surface mining area of effect and size, and the failure process of structures and features, can reduce or avoid the harmful effects of underground mining. Based on thick watered mining area of overburden rock deformation damage types, thick watered mine mining damage and its main features, thick watered surface movement and deformation and thick watered the dynamic stability of surface movement of angular parameter analysis, probes into the thick watered mining subsidence of the basic law, and through the red LiuLin mining engineering example verified this rule..KEY WORDS: Thick loose level, mining settlement, surface migration, distortion rule, three ditch mining area前言进入21世纪，环境保护(Environmental Protection)已成为人类要解决的重大问题。
离散元软件EDEM在矿冶工程中的应用与研究
离散元软件EDEM在矿冶工程中的应用与研究摘要：离散元软件EDEM是一种用于模拟颗粒流动和固体颗粒相互作用的工程软件。
在矿冶工程领域，EDEM可以被广泛应用于颗粒物料的流动、碰撞、破碎、堆积等过程的模拟与分析。
矿冶工程是矿山资源开发和冶金加工的综合学科，涉及到大量颗粒物料的处理和运输。
对于矿石、矿渣、煤炭等颗粒物料的流动行为和相互作用规律的研究对于提高生产效率、降低能耗、优化工艺流程具有重要意义。
基于此，本篇文章对离散元软件EDEM在矿冶工程中的应用进行研究，以供参考。
关键词：离散元软件；EDEM；矿冶工程引言离散元软件EDEM是一种用于模拟颗粒流动和碰撞的工具，广泛应用于矿冶工程领域。
随着计算机技术的不断发展，离散元模拟成为矿冶工程中重要的研究方法之一。
EDEM软件以其高效、准确的模拟效果，成为矿冶工程师和研究人员进行颗粒流动和碰撞仿真的首选软件。
1离散元软件EDEM概述EDEM是一种离散元软件，用于模拟和分析颗粒物料在不同条件下的行为。
离散元方法是一种数值模拟方法，基于对颗粒物料进行离散建模，通过模拟颗粒之间的相互作用来预测物料的行为。
EDEM软件提供了一个虚拟实验室环境，可以帮助工程师和研究人员模拟和优化颗粒物料的处理过程，如颗粒流动、颗粒堆积、颗粒碰撞等。
通过使用EDEM，用户可以预测颗粒物料在设备中的行为，优化设备设计，减少故障和损坏风险，提高生产效率。
EDEM提供了多种离散元模型，可以精确地描述颗粒物料的形状、大小、材料特性等。
这些模型可以根据实际情况进行调整和优化。
EDEM的物理模拟引擎可以准确地模拟颗粒之间的相互作用、颗粒与设备之间的碰撞等物理过程。
EDEM可以与其他物理仿真软件（如CFD、有限元分析等）进行耦合，实现多物理场的综合分析和优化。
EDEM提供了直观的可视化界面，可以实时显示颗粒物料的行为。
EDEM还提供了丰富的后处理功能，可以对仿真结果进行分析和评估。
2离散元软件EDEM在矿冶工程应用中可能面临的问题2.1模型复杂性离散元软件EDEM在矿冶工程应用中面临的问题之一是模型复杂性。
厚松散层矿区综放开采地表移动变形规律
厚松散层矿区综放开采地表移动变形规律
综放开采是一种开采方式，主要适用于厚松散层矿区，它有助于减少煤体的不稳定性，保
护矿山的安全运营，充分利用煤炭资源。
综放开采整合了公司技术优势，将采煤机与采掘
工作面把有效的、连续的、小开采面实现了大作业点、大回采量，可以有效地减少矿山安
全事故，提高采掘质量和矿山安全事故，提高煤炭生产率。
综放开采也会引发地表移动变形。
开放开采能释放大量的水，增加煤的湿度，导致它膨胀，从而形成地表移动变形，造成矿山地面陷落、组层变形以及地倾转等等，主要是把本原来
的水位改变了，前期的抽水较多，开采过程煤体失衡，地层被排水压力作用，扰动煤体，
从而产生地质变形。
此外，由于穿透性不同、地层分层不同，地表移动变形也会受到外部
地质因素，如夹层、片状结构等的影响。
因此，厚松散层矿区综放开采下的地表移动变形现象非常严重，应予重视。
一方面要把采
煤活动作业加以优化，减少侵蚀，在可预测范围内控制开采规模，防止煤体穿孔危害，通
过停产保煤；另一方面，应采用多种技术措施调整采掘工艺，以降低前期抽水量，降低煤
体水泥度，稳定煤体，减少地质变形，同时还可以采取排水、稳固措施等技术措施，监测
和治理地表移动变形，以确保矿山安全可持续发展。
某钨矿采空区稳定性的离散元数值模拟
从矿 山采空 区塌 陷的机理 分析 可 以看 出 ，空 区 围岩 塌 陷的过程 是采 空 区 围岩破 坏 、 动 、 落 ， 松 崩 并 波及地表 的动态 过程 。离散单 元方法 能 反映顶板 岩
层变形、 崩落现象 ， 因此本文采用离散单元法来分析 破碎带下采矿引起地表沉陷这一力学现象。 ２ 离散元法 的基本 原理 ． ２
离 散元方法适 用于研 究在 静力 或动 力条件下 的 节理系 统或块 体集合 的力学 问题 ， 既 可处理 完全 它
岩层 的抗拉强度时， 直接顶板就会断裂 、 破碎 ， 继而
冒落 ，而直接顶板上部的岩层则 以梁或悬臂梁弯 曲
方式 向下 弯 曲、 变形 ， 而产 生 断裂 、 进 离层 ， 上覆岩层 变形 破坏 逐步 向地 表发 展 ， 当开采 范 围足 够大 时 ． 岩 层移 动发 展到地 表 ，引起 地表 开裂及 塌 陷的工程 灾 害现象脚 。
１ 钨矿山围岩破 坏机理
地 下矿 体被 开采 后 ，开采 区域周 围 的原始 应力 状 态受 到破坏 ， 力重 新分 布 ， 应 达到新 的平衡 。在此 过 程 中采 空 区 直 接 顶 板 岩层 在 其 自重应 力 的作 用 下 ， 生 向下 的移 动和 弯 曲。 产 当其 内部 的拉应力 超过
的岩体破坏 问题 ，被广泛地应用于模拟边坡和节理
岩体下 的地 下硐 室 、采场 破坏 等力 学过程 的分析和
收稿 日期 ：０ ８ ０ — １ ２０ — ９ ２ 作者简 介： 李作 良 （ ５ 一 ， ， １ ２ ）男 河南新乡人 ， ９ 讲师 ， 主要从事采矿 方法设计及岩土工程方面的研究。
岩土工程中的离散元方法在力学行为的应用
岩土工程中的离散元方法在力学行为的应用岩土工程是研究土壤、岩石和地下水力学性质，以及与人类建造环境和地下结构相互作用的学科。
在这个领域中，离散元方法是一种重要的数值模拟技术，它通过模拟颗粒或刚体的运动来研究材料的力学行为。
本文将探讨离散元方法在岩土工程中的应用，并着重介绍它在岩石力学行为中的应用。
离散元方法的基本思想是将岩土体看作由离散的颗粒或刚体组成的集合，通过模拟颗粒间的相互作用来研究整个系统的力学行为。
与传统的连续介质力学方法相比，离散元方法能更准确地描述材料内部的颗粒间隙、裂缝和断裂等特征，从而能够模拟复杂的颗粒流动、塑性变形和破坏等现象。
在岩土工程中，离散元方法广泛应用于岩石力学行为的研究。
通过建立岩石颗粒的模型，并考虑颗粒间的接触和碰撞等力学行为，可以模拟岩石的力学性能。
例如，当岩石受到外力作用时，颗粒间的接触力会增加，岩石的应力状态会发生变化。
离散元方法可以模拟这种应力状态的演变过程，从而帮助工程师预测岩石的破坏行为。
除了破坏行为，离散元方法还能研究岩石的变形行为。
通过模拟颗粒的运动和相互作用，可以计算岩石应变的分布和变化趋势。
这对于了解岩石在不同应力条件下的变形特性非常重要，有助于设计合理的地下结构和工程方案。
另外，离散元方法还可以研究岩体中的断裂行为。
在自然界和工程实践中，岩石体存在着各种类型的裂缝和断层。
这些断裂对岩石的力学性能和工程行为有巨大影响。
离散元方法可以模拟裂缝在岩体中的扩展和演化过程，从而帮助工程师预测岩石体的稳定性和强度。
总之，离散元方法在岩土工程中具有广泛的应用前景。
它能够真实地模拟岩石的力学行为，帮助工程师预测岩土体的力学性能和破坏行为，为工程设计和施工提供科学依据。
随着计算机技术的不断发展和计算能力的提高，离散元方法将在岩土工程中发挥越来越重要的作用，为解决复杂工程问题提供更加精确和可靠的数值模拟手段。
厚松散层矿区综放开采地表移动变形规律
厚松散层矿区综放开采地表移动变形规律
矿区综放开采是一种针对厚松散层矿区的安全开采方法，它可以把矿藏的资源有效的开采出来，而不会造成矿井顶板和围岩的不稳定，损害到矿工和矿山的安全。
综放开采因为更具安全性受到越来越多的人的青睐。
不过，综放开采也会造成矿区地表的移动变形，利用新技术分析矿井变形能力，是综放开采安全靠谱性评价核心之一。
在厚松散层矿区综放开采能够有效避免围岩的破坏，但是并不能完全避免地表的移动变形。
首先，厚松散层矿区地表被挖掘后会出现上山滑动。
矿区地表被挖掘后，围岩原本支撑地表的压力受到缓解，部分原本支撑地表的位移条件发生了变化，一些地表会出现上山滑动的现象。
其次，由于矿井下沉，围矿弹性变形会约束矿井回采部分地表的变形，产生以回采对称轴为轴向的变形。
下沉部分地表周围地面会发生边向和轴向变形，出现局部凹陷或凸起的情况，可能存在椭圆、圆锥和级锥形的凹凸变形。
此外，矿井的变形会影响围岩的稳定性，如果地表移动变形的局部是围岩的陷落、裂缝或破坏，会造成矿井和围岩的稳定状况发生变化，使得矿井的安全性面临威胁。
有效的建立矿井变形的预测模型，加强矿区地表变形的监测，是防止矿区地表变形发生危害的重要措施。
同时，在开采区域应当根据地表变形及围岩稳定性调整开采措施，一定程度缓解地表变形对矿井安全的危害。
总之，厚松散层矿区综放开采一方面可以节省围岩支护的费用，增加地表变形的有效协调控制，另一方面也要加强矿区地表变形的监测和控制，以避免发生安全问题。
厚松散层结构特征
厚松散层结构特征最近又仔细研究了下厚松散层结构特征，有了新发现。
首先呢，厚松散层它给我的第一感觉就是很“厚”。
这可不是随便说说的，就好像是我们吃的蛋糕，一层又一层地叠起来，每一层都松松软软的，这个厚松散层也是，它是由很多层不同性质的物质堆积起来的，而且这个厚度是比较可观的。
我在测量它的厚度的时候，就遇到了难题。
有时候表面看起来好像就是很厚，但实际深入研究发现，有些地方的分层不太明显，这就让我对厚度的判断有些拿不准了。
然后就是它的松散这个特性。
它的颗粒之间的联系很弱，就像沙子堆一样，拿手一抓就散开了。
不过呢，它又不像单纯的沙子那么简单。
我在观察的时候发现，里面的颗粒也有大有小。
小的颗粒就像是面粉，很细很细的，大的呢，就像是小石子那种感觉。
这些不同大小的颗粒混合在一起，就导致它松散的程度在不同位置还有点不一样。
比如说，在有的地方取样的时候，这边挖下去感觉略紧实一些，好像颗粒互相挨着稍微紧密点儿，再挖几厘米，又变得特别松散了，就好像突然从压实了的棉絮挖到了散开的棉絮一样。
另外，厚松散层的结构特征还有就是它的不均匀性。
我发现这东西不是哪哪都长得一样的，横向看和纵向看都有差别。
从横向来讲，就像一块补丁被子一样，这边一块和那边一块的结构不太一样。
我猜这可能是不同时期形成的时候受到的外界影响不同吧。
但这也只是我的猜测，我也不确定到底对不对。
从纵向看呢，越往下和越往上的松散层又有不同，也许是上层受到的风化或者侵蚀之类的影响多一些，下面就相对稳定一些，这个就像人的头发，最外层总是容易受到环境影响，变黄啊变干枯啊之类的，里面的头发就相对健康一些，这比喻虽然不太准确，但就是这么个感觉。
让我再想想这个特征，哦对了，厚松散层内部的排水性好像也和它的结构有关系。
因为它松散嘛，水比较容易渗下去，可是渗到一定程度又被下面不同的分层给拦住了，就像漏斗，中间某个地方突然变窄了，水就流得没那么顺畅了。
这一点也是我偶然发现的，有一次下了场大雨之后，我在观察不同地方的积水情况，就发现距离并不是很远的地方，有的积水很快没了，而有的积水却要很久才消失，这才意识到厚松散层内部结构对水的影响也是很大的。
厚松散层条件下综放开采地表沉陷规律与机理
厚松散层条件下综放开采地表沉陷规律与机理厚松散层条件下综放开采地表沉陷规律与机理是指在有岩层厚度大于14m而结构状态较松散的情况下，采用综放采矿（全围封闭采掘）开采方式时，发生的地表沉陷规律及其影响控制因素。
由于采掘深度较大，岩土结构变形容易引起采掘边坡失稳，造成采掘工作面安全隐患。
同时，综放采矿会使岩层的内部及地表发生重要的应力变化，引起大范围的地表沉陷。
由此可见，采矿工作面的安全状况及地表沉陷规律与机理密切相关，是衡量采掘安全性和可持续性的重要指标，其认识和掌握对于正确判断采掘条件，科学安全可靠地开展采掘工作，预测和控制地表沉陷的总运动趋势，有着重要的意义。
针对厚松散层条件下的采掘作业，采掘方式、开采深度、顶底板稠度、应力参数等是影响地表沉陷的重要因素。
采掘方式主要有综放开采和灭顶渣矿法两种。
综放开采是采掘全孔掘，即围封采掘，采掘深度较大，能够最大限度地获得矿体资源；而灭顶渣矿法则主要应用于多次采掘，采掘深度较小，开采速度较快，不影响中上层结构的安全性。
开采深度主要受压力变化的影响，开采深度越深，压力变化越多，从而影响地表沉陷的程度也越大。
顶底板稠度是另一重要影响因素，顶底板稠度越大，它们参与支撑结构的能力越强，从而能够支撑较大的采掘应力，减小采掘工作面形成的沉陷。
应力参数一般指地表采掘工作面上的有效应力和应变，其对煤层采掘工作面的地表沉陷规律表现出重要的影响，因此需在采掘进行中不断监测数据，以准确分析和控制采掘工作面的地表沉陷规律与机理。
综上所述，厚松散层条件下综放开采地表沉陷规律与机理受多种因素影响，如采掘方式、开采深度、顶底板稠度和应力参数等，在此情况下，对于采掘工作面的安全性及地表沉陷的规律需加以充分的认识和掌握，同时还需注意应力参数的不断变化及其对地表沉陷的影响，以此来控制和安全保障采掘工作的开展。
厚松散层条件下综放开采地表沉陷规律与机理
厚松散层条件下综放开采地表沉陷规律与机理厚松散层地质结构特殊，对于矿山开采给环境带来深远的影响，而厚松散层矿山开采地表沉陷的规律和机理也被广泛研究。
一、厚松散层条件下的地表沉陷厚松散层地质结构特殊，具有大面积厚度和强度中等的岩溶层、构造活动多、支向结构较脆弱、受地下水消蚀较强等特点，在某些条件下，易发生地表沉陷现象。
而厚松散层矿山开采所产生的地表沉陷，也对当地环境极具影响。
为了防止矿山开采对环境造成影响，开发地表沉陷规律和机理成为研究重点。
而厚松散层矿山开采地表沉陷有两种：开拓开采沉陷和填陷沉陷。
二、厚松散层开拓开采沉陷厚松散层的开拓开采沉陷可以归纳为地面变形、岩溶地下水涨潮、岩溶层可溶性物质消蚀等多种机理。
1、地面变形：厚松散层的开采过程中，需要剥蚀岩溶层，造成地面变形，起到抛掷作用，影响到岩层上下和旁边的地层，从而有可能产生地表沉陷。
2、岩溶地下水涨潮：厚松散层的开采过程中，当开采导致岩溶层改变原来的地下气体和水流的自然路径，岩溶地下水涨潮的现象也就可能发生，从而导致地表沉陷。
3、岩溶层可溶性物质消蚀：在厚松散层开采过程中，无论是拆除顶板、脚板，还是衬砌拆矿等过程都可能造成岩溶层阻断或者改变原来的水文情况，对岩溶层可溶性物质进行消蚀，从而可能产生地表沉陷。
三、厚松散层填陷沉陷厚松散层的填陷沉陷包括填料消滞、填料液化、填料外溢等机理。
1、填料消滞：厚松散层的开采后，为了防止坍塌和井眼淹没，则常需要将残留的破碎矿石当作填料进行填埋，但填料在减少残留空隙的过程中会出现消滞，从而可能产生地表沉陷。
2、填料液化：当填料太多或者受到地下水的影响，则会出现填料液化，使填料失去其结构，从而可能发生地表沉陷。
3、填料外溢：厚松散层开采后填料超容现象也是可能发生地表沉陷的原因，当填料容量使用不当，则可能出现填料外溢，从而使地表下沉。
四、防治厚松散层开采地表沉陷为了防止厚松散层开采地表沉陷，应采取以下措施：1、科学开采：在厚松散层的开采过程中，应当遵循科学原则，精确拆除岩溶层，避免引起岩溶层变形、岩溶地下水涨潮等不良现象，从而防止出现地表沉陷。
离散元法研究综述
3.2 离散元法与其他数值模拟方法 的结合
正因为离散元法有其自身无法克服的缺 陷、问题，所以有时候就必须与其他的数 值方法结合。传统的有限元法、边界元法 等数值模拟方法适合解决连续介质问题， 而离散元法适合于界面弱连接的非连续介 质问题或连续体到非连续踢转化的材料损 伤破坏问题。故将离散元法与有限元法和 边界元法结合起来便能充分发挥各自的优 势， 也可以极大地扩大该数值方法的范围。 胥建龙，唐志平 [ 9 ] 提出并建立了离散元与 离散元法的研究和应用已 40 多年的 历史了，国内外学者发表了大量的学术论 文和研究报告。但是，总体看来，大多数 论文都紧限于利用离散元法计算工程问 题，而对离散元法的理论和算法的研究文 章却很少。然而，离散元法自诞生起就存 在缺乏理论严密性的先天不足，当初就有 人说离散元法是经验计算。理论基础的欠 缺在块体元模型中尤为明显，离散元方法 人为假定太多，法向、切向刚度都是人为 假设的，节理的确定也是经过统计分析处 理的，这也是不真实的，在这些假定前提 有限元结合多尺度方法，将这一方法应用 于激光辐照下预应力铝板的破坏响应，, 从而得到了与实验结果较吻合的计算结 果。 金峰 [10 ] 等提出二维变形体离散元与时 域边界元的耦合模型，从而可以将非连续 体的模拟与无限域的模拟统一在一个模型 中。 雷晓燕 [11] 采用将边界元区域的全部未 知量凝聚到耦合面上的方法来实现有限元 与边界元的耦合，从而达到了节省内存的 目的。
力 学 （ molecular dynamics) [1] .1971 年 Cundall 提出了适于岩石力学的离散元 法， 而后他与 Stack 在 1979 年联合提出了 适于土力学的离散元法，并推出了二维圆 盘 （disc）程序 BALL 和三维圆球程序 TRUBAL（后发展成商业软件 PFC-2D/3D)， 形成较系统的模型与方法 [ 2 ] 。离散元分为 两个大的分支：以块体为基本单元的块体 离散元法和以圆盘为基本单元的颗粒离散 元法。其中颗粒离散元法是基于最初的圆 盘和圆球颗粒模型发展起来的，适用于颗 粒数目多且单个几何形状可用圆球近似而 不产生显著差异的情况，圆盘属于固体力 学平面问题。 1989 年英国 Aston 大学 Thornton 引 入 Cundall 的 TRUBAL 程序， 从发展颗粒接 触模型入手对程序进行了全面改造形成了 TRUBAL-Aston 版，后定名 GRANULE。它完 全符合弹塑性圆球接触力学原理，能模拟 干-湿、弹性-塑性和颗粒两相流问题。 Leeds 大学等校也利用它用于模拟。在英 国 DEM 研究较深入的还有 Surrey 大学的 Tuzun 研究组（以 DEM 模拟和实验研究见 长） ， Leeds 大 学 的 Ghadiri 研 究 组 ， Swansea 大学 Owen 的研究中心 （以有限元 -离散元法结合见长） 等。 在英国多次举办 相关主题的学术会议，促进了颗粒离散元
[应用]离散元法简介
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离散元法（distinct element method,dem）是由cundall[1]提出的1种处理非连续介质问题的数值模拟方法，其理论基础是结合不同本构关系的牛顿第二定律，采用动态松弛法求解方程.dem自问世以来，其主要应用领域集中在岩体工程和粉体（颗粒散体）工程.首先，在岩体计算力学方面，由于离散单元能更真实地表达节理岩体的几何特点，便于处理所有非线性变形和破坏都集中在节理面上的岩体破坏问题，被广泛应用于模拟边坡、滑坡和节理岩体地下水渗流等力学过程.其次，在粉体工程方面，颗粒离散元被广泛应用于粉体在复杂物理场作用下的复杂动力学行为的研究和多相混合材料介质或具有复杂结构的材料力学特性研究中.它涉及到粉末加工、研磨技术、混合搅拌等工业加工领域以及粮食等颗粒离散体的仓储和运输等生产实际领域.岩体工程中的dem与颗粒dem并无本质不同，但在接触处理以及一些概念的认识上有一定区别.例如，在节理岩体问题中，单元之间总是处于相互接触或存在接触—断开的过程，均可视为准静态情况，在此基础上引入动态松弛法[2]将该准静态问题化为动力学问题进行求解.动态松弛法要求选取合适的阻尼，使函数收敛于静态值.在颗粒体问题中，颗粒间并不一定总存在接触，颗粒体间的相互碰撞也表现为动态的过程，此时采用动态松弛法进行求解并非为了得到静态值，而是为了引入阻尼系数以提供耗能装置，达到最大程度的模拟效果.本文旨在对颗粒dem中阻尼等计算参数的选取方法进行阐述，有关dem原理的详细论述可参考文献[3].1阻尼系数选取颗粒dem中阻尼系数的选取可参考连续介质中阻尼的取法，引入工程中的黏性阻尼概念，采用rayleigh线性比例阻尼.rayleigh线性比例阻尼可以表示为常用的系统振动阻尼比ζ的确定方法有半功率法和对数减量法等.如前所述，rayleigh阻尼理论适用于连续介质系统，不完全适用于颗粒体这样的非连续介质系统，因为非连续介质系统随着单元之间的滑移或分离，其振型不确定，但阻尼却仍然存在，并可以用图1所示的物理模型解释.可以想象图中质量阻尼dm为把整个系统浸泡在黏性液体中，在物理意义上等价于用黏性活塞将颗粒单元与一不动点相连，使块体单元的绝对运动受到阻尼.刚度阻尼ds在物理意义上等价于用黏性活塞把两个接触块体相连，使颗粒单元之间的相对运动受到阻尼.当颗粒之间接触完全脱离，即不存在颗粒之间的相互接触时，阻尼不再存在，或者将此时的阻尼理解为颗粒在空气中受到的质量阻尼.所以，在颗粒dem中，实际存在一个变阻尼的概念，包含至少两套阻尼，即接触时的质量阻尼加刚度阻尼和无接触时的空气质量阻尼.对于连续介质来说，其振型、最小圆频率ωmin和最小临界阻尼系数ξmin等能够经过计算与实验得到.但是，对于非连续介质，由于其振型不确定，只能用试算的办法确定这些参数进而计算阻尼系数.颗粒dem中引入阻尼系数是为了提供耗能装置，并非为了得到准静态解，因此，阻尼系数的选取具有一定的灵活性，以满足最大程度模拟为原则.2刚度系数选取对刚度系数的考虑见图2，颗粒体a与颗粒体b存在两个角边接触，接触力分别为f1和f2，对于块体a有平衡方程3时步选取时步计算的理论基础是求解单自由度有阻尼弹性体系的中心差分格式下的临界时步δt.对于动力方程由推导可知，采用上述方法计算的时步能够达到足够小，可以保证颗粒之间的接触过程得到充分模拟，不会出现这个时步颗粒之间刚刚开始接触，下个时步颗粒间的接触就反弹开了的现象，保证了接触模拟的真实性.4算例下面给出采用本文作者编制的颗粒dem筒仓计算程序sisolv-2[4]，对某大型筒仓的装、卸料过程进行模拟的算例.对原60 m直径、20 m仓高的筒仓按25∶3缩小建立模型，模型尺寸见图3.模拟中采用的计算参数见表1.5讨论颗粒dem看似简单，其实却很难.如何选取上述几个参数对于初学者是很棘手的问题.要得到正确的模拟结果，需要在深入理解某些相关概念的基础上通过试算得到阻尼等计算参数，只有选取合理的计算参数才能保证模拟的真实性.。
煤层采动巨厚松散层全断面监测及内部变形特征
煤层采动巨厚松散层全断面监测及内部变形特征张平松;许时昂;傅先杰;吴荣新【期刊名称】《煤炭学报》【年(卷),期】2024(49)1【摘要】开采沉陷是煤炭资源井工开发利用所面临的主要环境地质问题,尤其对于我国东部高潜水位矿区而言,巨厚松散层的移动变形控制与采动减损评价备受关注。
为了研究巨厚松散层内部移动机制,明确其对地表移动变形影响,以淮南新集矿区某井田为研究区,通过采用分布式光纤与并行电法联合测试技术,构建超过600 m深度全断面钻孔监测系统,探究巨厚松散层变形特征和内部移动规律。
全断面监测系统能够获取煤层采动区域巨厚松散层内部应变、位移信息及监测钻孔周围电阻率变化情况,量化地层监测断面松散层内部移动变形时空关系和渗流场变化数据,分析松散层内地层变形特征与发育形态。
研究结果表明:多参量联合测试技术的应用,显著提高了对巨厚松散层移动变形的监测效率和变形定位的准确性,获得了工作面回采位置与松散层内部变形时空演变关系。
并根据松散层变形特征,将采动影响过程划分为超前影响期、弱采动影响期、强采动影响期、采后沉稳期4个阶段,揭示了超前影响变形表现“台阶状”形态与采动影响期的“反向3字型”移动特征,同时分析了“反向3字型”移动模式的构成条件、影响因素。
基于全断面监测数据,提出巨厚松散层变形多场可测信息量化评价方法,阐明了巨厚松散层在煤层开采过程中存在分层应力积累与释放的规律。
研究内容为巨厚松散层内部移动变形的精细化监测分析提供重要的技术支持。
全断面监测技术的应用,也可为采动损害过程监测与评价、矿山生态源头减损与减沉、沉陷区土地规划与复垦以及松散层内注浆改造等提供参考。
【总页数】17页(P628-644)【作者】张平松;许时昂;傅先杰;吴荣新【作者单位】安徽理工大学地球与环境学院;中煤新集能源股份有限公司【正文语种】中文【中图分类】TD325【相关文献】1.巨厚松散层下大采高开采覆岩移动变形规律研究2.厚松散层煤层开采地表动态移动变形特征研究3.巨厚松散层下开采井筒变形监测及井架纠偏测量的研究应用4.巨厚松散层下煤层开采薄基岩变形及矿压显现研究5.巨厚松散层薄基岩厚煤层采动裂隙发育抑制机理因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
离散元法在矿石破碎中的应用研究进展
离散元法在矿石破碎中的应用研究进展
谢存黎;田小松;王飞旺;梁泽跃;杨斌;戴惠新
【期刊名称】《矿产保护与利用》
【年(卷),期】2024(44)1
【摘要】离散元法(Discrete Element Method,DEM)是一种非连续介质力学数值计算方法,已被广泛应用于矿物加工破碎过程的研究,用于分析和求解离散系统中颗粒的运动规律、碰撞和破碎特性,为研究矿物的破碎机理、优化破碎设备的工作参数和机械结构提供了重要的理论研究手段。
介绍了离散元法数值模拟技术中两种用于模拟矿物颗粒破碎的仿真模型:键合粒子模型(Bonded Particle Model,BPM)和颗粒替换模型(Particle Replacement Model,PRM),并对两种模型的基本原理、模型缺陷、优化进展及应用进行了概述,综述了利用DEM研究圆锥破碎机、颚式破碎机、冲击式破碎机、反击式破碎机等各类破碎设备在不同矿物特性、设备结构以及工作参数影响下的破碎性能表现的研究进展,讨论了DEM在碎矿研究领域存在的优势及局限性,并提出了基于DEM研究矿物破碎问题的发展方向。
【总页数】9页(P126-134)
【作者】谢存黎;田小松;王飞旺;梁泽跃;杨斌;戴惠新
【作者单位】昆明理工大学国土资源工程学院;云南迪庆有色金属有限责任公司【正文语种】中文
【中图分类】TD91;TD921.2
【相关文献】
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第27卷第3期煤 炭 学 报Vol.27 No.3 2002年6月J OU RNAL OF CHINA COAL SOCIET Y J une 2002 文章编号:0253-9993(2002)03-0268-05应用离散元法分析采矿引起厚松散层变形的特征许延春,张玉卓(天地科技股份有限公司开采所事业部,北京 100013)摘 要:介绍了利用离散元法模拟分析从采矿到基岩垮落至厚松散层变形的过程,分析了厚松散层的变形特征与开采充分度、采厚、松散层厚度和松散层岩性等的相关关系.认识到对永久性非充分采动,相关建筑物保护煤柱可适当减小.厚松散层内部移动边界有明显的曲线特征,应选用分段或曲线形式设计建筑物保护煤柱.厚松散层厚度越大则移动角越小,一次采高大则松散层变形量大.关键词:离散元;厚松散层;变形形态特征中图分类号:TD32512 文献标识码:A 厚松散层普遍分布于华东地区的各个矿区,例如淮南、淮北、兖州、徐州和大屯等.对华东地区众多村庄保护煤柱的合理留设有很大影响.近年来由于放顶煤开采使一次采高显著增大,采用条带法进行村庄下采煤情况增多以及该地区出现井壁集中破坏现象等原因,人们认识到研究厚松散层的性质、变形特征是十分重要的.由于松散层内部和地表变形十分复杂,因此,希望通过现场观测的方法全面了解松散层的变形在技术上难以达到,经济上也是难以承受的;采用有限元方法,一是难以合理模拟采场顶板岩体垮落、离层等大变形;二是在模拟地表下沉盆地边缘的弯曲和拉伸变形时,会产生较大误差,而该部分正是研究的重点所在.本文利用离散元适用于模拟、分析大变形和不连续介质受静、动载荷作用的固体稳定性问题的特点,建立了从采场到地表的全采场剖面分析模型,从而全过程模拟了采矿对厚松散层变形的影响.本次模拟分析的主要目的是通过模拟采矿引起覆岩的变形,研究不同采矿条件下和不同松散层条件下的松散层、地表的移动变形特征.1 离散元分析的方案和模型 采用正交分析法设计分析方案,共制定11个模拟方案(表1).以方案1为例说明数学模型(图1).由图1可见,模型为全采场剖面平面应变模型.即从开采煤层、基岩、松散层到地表的整个采场覆岩结构.地层长度为600m,基岩厚为50m,松散地层厚度分别为50,150和200m.在基岩段设置45°和135°两个方向节理面.节理和单元的最大边长为10m.在松散层段采用垂直节理,节理单元最大边长为20m.在离散单元的内部由程序自动划分有限单元,并按弹性力学进行力学分析.破坏准则采用Domgra2 pher,循环次数为13万步.对节理面输入法向刚度、切向刚度、黏聚力和内摩擦角.根据土工试验获得的性质参数对松散层输入.地层的岩性结构见表2.计算时首先以方案1模拟类似于兴隆庄矿2308-1工作面地表移动观测结果条件,然后进行计算分析.2 深厚松散层变形的形态特征211 采矿引起覆岩的变形形态 图1反映的覆岩移动和应力场的变化形态与实际情况比较接近.在基岩段反映了两端高中间低的收稿日期:2001-08-20 基金项目:国家自然科学基金(59974013);国家杰出青年基金(59725409)资助表1 计算方案T able 1 C alculation schemes方案编号采高/m采长/m松散厚/m松散层性质基岩厚/m方案特点1(xch7)215300150中硬50中心方案2(xch212)215200150中硬50减少开采充分度3(xch24)215100150中硬50减少开采充分度4(xch224)510300150中硬50采厚加大5(xchmm )215300150软弱50松散层变软6(xch216)215300150坚硬50松散层变硬7(xch37)215300200中硬50松散层加厚8(xch332)215200200中硬50减少开采充分度9(xch33)215300200坚硬50岩性变硬10(xch21B )21520050中硬50松散层变薄11(xch22B )20050软弱松散层变软表2 岩性参数T able 2 Characteristic parameter for rock and soil地 层弹性模量/MPa泊松比容重/kN ・m -3黏聚力/MPa内摩擦角/(°)层厚/m方案砂层(一含)150013110105243010,11黏土层(一隔)60014100110152010,11砂层(二含)24001311010530401～6黏土层(二隔)12001410011020301～6砂层(三含)35001311010630301～6黏土层(三隔)12001410011020207～9砂层(四含)35001311010630307～9泥岩200001323114040301～11砂岩300001425114040201～11“马鞍”形覆岩破坏形态.而进入松散层后,地层沉降范围显著扩大(图1(a )),水平变形的压缩-拉伸的交替变化与实际情况接近(图1(b )),并且沉降和水平变形不是全部集中在节理面上,离散元内部也出现了相应变形,表明节理面土体和单元内部土体性质参数较合理匹配.煤壁的应力集中和采空区覆岩的应力释放现象也有体现(图1(c )),由此可见,本次计算结果与实际情况比较符合.212 地层移动变形边缘的变化特征 地层移动变形边缘的形态和量值变化影响建筑物留设保护煤柱的尺寸,也是目前厚松散层变形特征中有待进一步研究的问题.为便于对比分析,以下沉0125cm 等值线变化为研究对象,同时取采长采深比L θ/H 0>1为充分采动,研究松散层移动变形边界的变化特征.(1)开采充分度对下沉边界的影响 根据方案1～3的下沉等值线图,整理得到图2(a ).由图2(a )可见,随着采长由300,200m 减为100m ,L θ/H 0由115,110下降到015,下沉边界等值线也由外弯曲向内弯曲过渡,下沉盆地范围迅速减小.表明对于永久性非充分采动工作面其上方地表建筑保护煤柱可适当减小.(2)不同厚度松散层的影响 由方案7、方案1和方案10的下沉等值线图整理得到图2(b ).由图2(b )可见,随着松散层从200,150m 到50m 的变化,在接近或达到充分采动条件下,松散层移动边界线倾角随松散层厚度增大而减小,由50m 松散层时的75195°减小到200m 时的57137°,主要原因是由于松962第3期许延春等:应用离散元法分析采矿引起厚松散层变形的特征图1 方案1的计算结果Fig 11 Calculation results of No 11scheme(a )下沉等值线;(b )水平移动等值线;(c )主应力等值线散层所占比例增大覆岩岩性变软;200m 松散层在0～150m 段与150m 松散层移动形态基本一致,在150～200m 段下沉边界角明显减小;厚松散层移动有明显的外弯曲形态.由此说明,目前我国普遍采用一段划分松散层移动角的方法是不适合的,表明对巨厚松散层按埋深或沉积年代分段留设建筑物保护煤柱的合理性.该认识在淮北矿务局有验证[1].(3)不同岩性的影响 方案1、方案5和方案6松散层分别为砂黏土互层、全黏土和全砂土岩性.根据下沉等值线图整理得图2(c ).由图2(c )可见,下沉边界角随着松散层中砂层增多变大,随黏土层含量增大而减小,以上特征提示在实际留设保护煤柱时,应考虑松散层岩性变化对其影响.图2 开采充分度变化、松散层厚度及岩性变化对下沉的影响Fig 12 Influence on the subsidence due to differeny mining size ,different thicknessand different feature of the unconsolidated layers(a )开采充分度的影响;(b )松散层厚度变化的影响;(c )松散层岩性变化的影响;图中1～10代表方案号3 厚松散层地表的移动变形特征 表3为各方案中地表最大下沉与变形以及分别按水平变形和倾斜为标准确定的移动角值.72煤 炭 学 报2002年第27卷表3 地表最大下沉、变形及移动角T able 3 The maximum subsidence ,deformation on the surface and movement an gle方案下沉/mm水平移动/mm水平变形/mm ・m -1倾斜/mm ・m -1移动角(ε=2mm/m )移动角(T =3mm/m )12087345/-3612132/-51382119/-191757158°60110°21309365/-343419/-8141318/-141580135°75185°335768/-881100/-1178317/-411--438001157/-11591215/-15162414/-211553148°55138°51700231/-257310/-3108175/-919073130°60153°61893531/-532810/-61811190/-1211759167°66197°71767339/-627315/-5141313/-131357137°65167°81167306/-6202173/-51501011/-91660175°75142°91190220/-2461167/-41981114/-1315-88185°102000378/-3536175/-61122218/-211575195°81147°111971391/-4036185/-618523191/-221370170°78168°(1)随着采长的减少(方案1～3),L θ/H 0分别为115,110和015.地表最大下沉分别为2087,1309和357mm ,最大倾斜变形分别为2119,1415和411mm/m ,表现为迅速减小.而水平变形则分别为-5138,-8140和-1178mm/m (图3),反映出当达到充分采动后最大压缩变形比刚达到充分采动时的最大水平变形量有所减小.地表移动角由57137°增大到75195°.移动角应当以水平变形ε=2mm/m 为标准选取.部分煤矿仅用倾斜变形决定地表移动角,可能会造成煤柱偏小民房损坏.图3 不同开采充分度时厚松散层地表的水平变形Fig 13 The surface horizontal deformation in differentmining size in the thick unconsolidated layers1～3———方案1～3图4 不同采厚时厚松散层地表的水平变形Fig 14 The surface horizontal deformation in different mining height in the thick unconsolidated layers1———方案1;2———方案4(2)松散层厚度变化(方案10、方案1、方案7).方案10和方案7,松散层厚度增大4倍,下沉量由2000mm 减小到1767mm ,减小11165%.拉伸变形由6175mm/m 减小到3150mm/m ,减小4812%.压缩变形由-6112mm/m 减小到-5140mm/m ,减小1118%.倾斜变形由2218mm/m 减至1313mm/m ,减小4117%.由此可见,松散层厚度增大,可小幅度减小地表变形,提高条带开采的安全性.(3)随采厚增大(方案1、方案4),地表移动范围没有显著增大,但地表下沉变形量全面增大.图4中移动角由57158°减小53148°,因此,在实际设计建筑物保护煤柱时,应重视厚煤层放顶煤、分层开采或中厚煤层以及薄煤层开采对村庄保护煤柱的不同影响.对采用放顶煤开采时的地面建筑物保护煤柱尺寸要适当放大.172第3期许延春等:应用离散元法分析采矿引起厚松散层变形的特征272煤 炭 学 报2002年第27卷4 模拟结果分析(1)对永久性非充分采动,相关建筑物保护煤柱可适当减小.(2)厚松散层内部移动边界有明显的曲线特征,对厚松散层应选用分段或曲线形式的移动角,设计建筑物保护煤柱.(3)松散层厚度增大可小幅度减小地表变形值.松散层砂层厚度大则移动角相对较大,黏土层厚大移动角小.(4)不同采煤方法(放顶煤、分层开采)对村庄保护煤柱的影响不同,采厚增大可增大地表变形值,移动角度变小.因此放顶煤开采量建筑物保护煤柱尺寸应适当放大.参考文献:[1] 许延春,耿德庸,梁京华,等.分段划分巨厚松散层移动角参数的方法[J].煤炭学报,1996,22(4):383～387.作者简介: 许延春(1963-),男,河北乐亭人,高级工程师,1984年于西安矿业学院采矿系毕业,目前为煤炭科学研究总院在职博士,从事“.Deformation characteristics of the thick unconsolidatedlayers due to mining by U DECXU Yan2chun,ZHAN G Yu2zhuo(Coal Mi ni ng B ranch,Tiandi Science and Technology Co L t d,Beiji ng 100013,Chi na)Abstract:A simulation analysis with the UDEC(universal district element code)on the deformation process of the thick unconsolidated layers and the overburden due to mining was presented in this paper.Through the sim2 ulation analysis,deformation characteristics of the thick soil layers were studied.And the relations between the deformation and the parameters such as mining height,ratio of supercritical mining,thickness and the features of the unconsolidated layers were mainly studied.According to the studies,the size of the protection pillar un2 der buildings can be reduced for the permanent non2supercritical mining.The boundary of subsidence and defor2 mation in the thick soil layers is a obvious curve.So to determine the size of the pillar,the mode of section2by2 section or curve boundary is recommended.The thicker the layers,the smaller the overburden movement angle is.Accordingly the bigger the once mining height,the bigger the deformation of the layers is.K ey w ords:UDEC;thick unconsolidated layer;deformation characteristics。