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1、科技信息S C I E N C E&T E C H N O L O G YI N F O R MA T I O N2013 年第 21 期 0引言 近年来， 数值模拟技术在岩土工程中得到了很大的发展和应用。 然而，现在所使用的许多数值模拟程序在其理论和所采用的算法上都 或多或少的存在着一些缺陷。例如有限元和边界元都是基于小变形的 假设所提出的，而且运行需要大量的内存；国内现在所使用的离散单 元程序一般都假定离散块体为刚体，本身不发生变形。由美国ITASCA 咨 询 集 团 公 司 设 计 开 发 的 大 型 岩 土 工 程 专 用 软 件FLAC(Fast Lagrangian of Cont
2、inua)因为较好的吸取了上述方法的优点并克服其不 足而在岩土工程领域得到了广泛的应用。 FLAC-3D采用了“显式拉格朗日”算法和“混合离散分区”技术， 能够非常准确的模拟材料塑性破坏和流动。计算时程序自动将模型剖 分成六面体单元，每个单元都可以有自己的材料模型，材料可以在外 力及应力场作用下发生屈服流动，节点的位置也会随着模型的屈服流 动而发生改变（大变形时），因此，FLAC-3D在模拟大变形问题上有其 独到之处，是求解三维岩土问题的理想工具之一。 1 1工作面基本情况 中能煤业3号煤层大采高2301工作面，煤层厚度3.685.93m ，平 均5.08m。 距煤层底板0.6m处多有一层较为
3、稳定的夹矸， 其厚度 0.150.40m，平均0.28m，其岩性一般为泥岩或炭质泥岩。 煤层顶板一 般为砂质泥岩、泥岩或粉砂岩，局部为不同粒级的砂岩；底板为砂质泥 岩、粉砂岩、泥岩，局部为细粒砂岩。 煤层厚度稳定，煤层结构简单，全 区乃至整个晋东南普遍发育，俗称“香煤”为稳定全区可采煤层。 模拟工作面长200m， 煤层平均厚5.08m， 直接顶厚3m， 老顶厚 16m，老顶距离地面平均为450m，工作面的倾角取3-8（为了方便计 算，修正了一定的顶板参数）。 老顶以上按均布载荷布置，底板取4m （如图1 所示）。 图1工作面布置示意图 2建模思路2-3 综采工作面的顶板在老顶初期垮落前整体形成
4、一个悬空的板状， 顶板破坏前形成“OX”破坏。 工作面中部大面积破坏比两端头要早， 在过程中主要监测工作面中部的顶板下沉量，垂直应力分布，不平衡 力状况。 根据理论分析，沿工作面纵向形成两端绞支护的悬臂梁。 在模拟过程中，按照正常工作面的布置顺序：（1）掘开切眼；（2 ）安 装液压支架；（3）工作面推进；（4）液压支架反复支护；（5）当直接顶完 全屈服时，停止计算，分析各种曲线图。 建模时，取工作面倾斜方向的中部15m，长度取工作面走向方向 100m，高度取垂直煤层顶板方向12.5m限制煤层底板的水平和垂直 位移，限制模型的两边的水平和垂直位移。在模型的中部采PLANE命 令建立一个纵剖面，并
5、在剖面的不同位置设置观测点，以观察顶板的 下沉量。 将图1建立为图2模型，根据岩石力学实验得到的顶底板岩层的 力学参数进行模拟。 图2工作面模型示意图 3模拟及其分析 a工作面推进0mb工作面推进12m c工作面推进18md工作面推进24m 图3工作面边界垂直应力云图 由图3可以看出随着工作面的推进第一层顶板（泥岩）应力逐渐 增加，当工作面推进18m后（如图3-c），由力学实验参数可以知道：泥 岩t max5.8Mpa，而在(图3-d）中，第一层顶板垂直应力最大值范围 为5Mpa10Mpa。 可以预测直接顶在工作面推进18m左右开始垮落。 F L A C - 3 D在大采高初采工作面顶板力学
6、模拟中的应用 崔有宝陈全秋郑金平 (山西三元中能煤业有限公司，山西 长治046000) 【摘 要】通过FLAC-3D模拟软件，以中能煤业3号煤层大采高2301工作面现场模拟为例，对其开切眼进行建模，并模拟了工作面推进 过程中工作面两端头与中部的垂直和水平应力。 结合现实工作面矿压情况，对工作面的开采具有实际的应用和指导价值。 【关键词】模拟；垂直应力；水平应力；矿压 【Abstract】By FLAC-3D simulation software, the paper has modeling the open-off cut of 2013 high mining working face
7、of No. 3 coal seam in Zhongneng Coal company. And has simulating the vertical and horizontal stress of both ends of the head and middle of Working face during the process of mining. Combined with the reality Face Pressure，It has actual value of application and guiding for working face mining. 【Key w
8、ords】Simulation；Vertical stress；Horizontal stress；Mine pressure 矿业论坛 420 科技信息2013 年第 21 期S C I E N C E&T E C H N O L O G YI N F O R MA T I O N a工作面推进12mb工作面推进18m 图4工作面边界水平应力云图 a工作面推进12mb工作面推进18m 图5工作面中部垂直应力云图 a工作面推进12mb工作面推进18m 图6工作面中部水平应力云图 通过比较模型中部和模型边界的应力云图(图3与图5 ，图 4与图 6)可以看出在大采高工作面，两端头承受的垂直应力和水
9、平应力均比 工作面中部要大。这进一步证明了综采工作面的顶板在老顶初期垮落 前整体形成一个悬空的板状，顶板破坏前形成“OX”破坏。 两个端头 除了承受垂直方向的应力，还要承受工作面给它施加的力矩。 所以在 两个端头应该作为重点支护对象。 图7开挖过程中最大不平衡力 由(图7开挖过程中最大不平衡力)可以看出当工作面推进到18m 时，最大不平衡力出现了一次较大的波动，充分说明直接顶岩层已经 开始进入屈服状态。 4结论 通过FLAC-3D模拟分析可以看出， 当工作面推进到18 m附近 时，直接顶将发生初次垮落，也就是初次来压现象，结合现场实际与理 论研究基本吻合，对现场矿压管理具有现实及指导意义。 【
10、参考文献】 1梁正召.岩石三维破坏数值模拟机形状效应的模拟研究J.岩土力学，2007 （4） 2陈炎光，钱鸣高.中国煤矿采场围岩控制M.徐州：中国矿业大学出版社， 1994. 3孙树伟，林杭，任连伟.flac-3D在岩土工程中的应用D.中国水利水电出版 社，2011，6：7-15 责任编辑：丁艳 科 （上接第390页）展。 使用Struts框架提供的Action类扩展生成相应的 子类（如proapplyAction.java等），其作用是接收ActionServlet类请求， 取得ApplyActionForm对象中封装的数据， 调用proapplyBean组件的 业务方法，进行相应的业务处理
11、。 5结束语 Struts是一种非常优秀的MVC实现框架，本文针对项目申报业务 的需求，基于Struts框架进行了项目申报系统的设计与实现，将传统 的三层架构的页面显示、业务处理、系统控制三者分开，使系统具有灵 活、可扩展、易维护的特点。 系统遵循J2EE规范和MVC设计模式,具 有跨平台、低成本、开发高效快捷、可裁剪、可重用等优点,解决了目前 项目申报系统推广普及的一些瓶颈问题,适用于项目申报系统建设项 目的需求，具有一定的应用价值。 【参考文献】 1孙卫琴.精通Struts-基于MVC的Java Web设计与开发M.电子工业出版 社，2004，8. 2李跃.基于Web的高校项目评审系统的设
12、计与实现J.电子设计工程，2012， 20（19）：10. 3赵震奇，等.基于Web的科研成果申报系统的设计与实现J.安徽电子信息职 业学院学报，2011（6）. 责任编辑：汤静 科 （上接第387页）技术的快速发展，针对电气系统的控制，推出了多种 行之有效的变配电智能监控系统和智能照明控制系统，在技术指标满 足功能需求的前提下，电气设计人员要及时将节能技术和措施应用到 建筑电气照明设计中，精心考虑，反复斟酌，真正达到提高照明效率， 节约能源，保护环境之目的。 全面系统地实施建筑节能比单一设备节能更有效。这就需要从事 建筑电气的设计人员在整个的设计过程中加强与业主的沟通，深入现 场，结合实际情况，按照相关标准、规范认真展开施工图设计，同时制 定出可操作性强、便于实施和审核检查的一整套科学体系，使之更好 地指导和规范建筑节能设计、施工、验收、使用维护及日常管理等各个 环节，就能够打造一个节能低碳的电气使用环境。 【参考文献】 1王世军.建筑设备自动化系统M.北京:中国计划出版社,2003. 2马志英.实施绿色照明工程J.集团经济研究,2007,4. 3刘汉谦.谈供配电系统节电技术措施J.山西建筑,2005,9. 责任编辑：杨扬 科 矿业论坛 421
