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1 绪论1

1.1 数值计算方法研究与应用现状1

1.1.1 数值计算方法研究现状1

1.1.2 数值计算方法应用现状3

1.2 采矿工程岩石力学问题特点及数值模拟方法6

1.2.1 采矿工程岩石力学问题特点6

1.2.2 采矿工程岩石力学问题数值模拟方法7

1.3 采矿工程岩石力学问题数值模拟步骤9

1.3.1 确定模型分析目的10

1.3.2 创建模拟模型图10

1.3.3 建立和运行简单的理想化模型11

1.3.4 收集具体问题的数据11

1.3.5 建立一系列详细的模型11

1.3.6 完成模型计算12

1.3.7 提出结果揭示规律12

2 露天矿山边坡工程稳定性研究13

2.1 边坡稳定性分析方法13

2.1.1 工程地质类比法13

2.1.2 极限平衡法14

2.1.3 极限分析法15

2.1.4 数值模拟法15

2.1.5 模型试验法16

2.1.6 可靠度法16

2.1.7 人工智能法16

2.1.8 反分析法17

2.2 工程概况18

2.3 边坡岩体力学参数研究19

2.3.1 正交试验设计19

2.3.2 有限元数值分析21

2.3.3 RBF神经网络反分析22

2.4 露天开采终了边坡稳定性计算24

2.4.1 模型建立24

2.4.2 位移场计算结果及分析25

2.4.3 应力场计算结果及分析26

2.5 露天开采终了边坡加固方案27

2.5.1 加固方案27

2.5.2 加固方案稳定性分析29

2.5.3 加固方案确定38

3 地下矿山采区溜井工程稳定性研究39

3.1 多分层联络巷连接下采区溜井开挖变形规律与控制39

3.1.1 多分层联络巷连接下采区溜井开挖后变形规律39

3.1.2 溜井支护三维力学响应分析51

3.1.3 小结62

3.2 冲击载荷作用下采区溜井破坏区域与加固措施62

3.2.1 溜井卸矿过程冲击破坏区域运动学分析62

3.2.2 某铁矿采区溜井受矿石冲击实例计算67

3.2.3 采区溜井冲击破坏加固措施研究70

3.2.4 加固方案稳定性分析71

3.3 典型垮冒溜井加固方案77

3.3.1 溜井垮冒概况77

3.3.2 溜井破坏形式与原因分析78

3.3.3 支护方案设计79

3.3.4 加固方案稳定性分析80

4 地下矿山巷道开挖与支护工程稳定性研究89

4.1 工程概况与变形特征调查89

4.1.1 工程概况89

4.1.2 巷道支护设计90

4.1.3 巷道变形调查95

4.2 巷道分级支护技术研究99

4.2.1 支护形式与参数选择99

4.2.2 巷道分级支护研究106

4.3 巷道分级支护稳定性数值模拟107

4.3.1 模拟计算方案107

4.3.2 Ⅰ级围岩模拟计算结果分析110

4.3.3 Ⅱ级围岩模拟计算结果分析118

4.3.4 Ⅲ级围岩模拟计算结果分析126

4.3.5 Ⅳ级围岩模拟计算结果分析134

5 地下矿山滞留采空区工程稳定性研究143

5.1 滞留采空区稳定性综合分析模型143

5.1.1 滞留采空区稳定性综合分析模型143

5.1.2 工程背景145

5.1.3 稳定性影响分析146

5.2 滞留采空区稳定性监测方案研究149

5.2.1 矿山与采空区概述149

5.2.2 地压监测150

5.2.3 监测系统布置150

5.3 滞留采空区治理顺序优化方法研究160

5.3.1 工程背景160

5.3.2 滞留采空区应力场分布与地表变形规律研究160

5.3.3 滞留采空区充填顺序优化研究167

5.4 滞留采空区充填治理效果分析方法研究168

5.4.1 工程概况与治理方案168

5.4.2 治理效果分析168

6 地下矿山充填采场相关工程稳定性研究175

6.1 复杂地层矿床开采方案优化研究175

6.1.1 工程背景与开采方案175

6.1.2 模型建立176

6.1.3 模拟步骤177

6.1.4 模拟结果分析177

6.1.5 小结182

6.2 上向分层充填采场充填料配比优化研究182

6.2.1 采场破坏敏感区域有限元分析182

6.2.2 采场分层充填配比优化分析184

6.2.3 小结193

6.3 上向分层充填采场稳定性分析193

6.3.1 采场参数与模型建立193

6.3.2 水平关联采场稳定性分析195

6.3.3 垂直关联采场稳定性分析198

6.3.4 地表稳定性分析201

6.3.5 小结203

附录205

附录1 正交试验方案数值模拟结果图205

附录2 BP参数反演程序代码210

参考文献213