基于专业有限元软件RFPA的煤层顶板裂隙演化规律研究.doc

摘要:RFPA是Realistic Failure Process Analysis的简称。它是一种基于有限元应力分析和统计损伤理论的材料破裂过程分析数值计算方法，是一个能够模拟材料渐进破裂直至失稳全过程的数值试验工具。该方法的一个重要特色是考虑了材料性质的非均匀性，是一种通过非均匀性模拟非线性、通过连续介质力学方法模拟非连续介质力学问题的材料破裂过程分析新型数值分析方法。

通过应用RFPA软件对采矿工程进行模拟，得出开采后煤层顶板的裂隙变化规律，煤矿巷道是否存在冒顶危险，并且对实际煤矿生产过程中的煤层顶板裂隙问题提出科学的解决办法，对由于煤层顶板裂隙所导致的安全生产事故提出科学的防范措施和消除安全隐患。煤矿开采的过程中必引起上覆岩层的移动与破裂，并且会再覆岩中形成采动裂隙。随着开采的不断扰动与破坏，覆岩中的采动裂隙将会进一步的发生变化，从而伴随着地下水的移动,瓦斯涌出，坍塌等一系列安全生产问题的发生。因此，为了保证煤矿开采的安全性，防治由于上覆岩层的裂隙所导致的一系列安全问题的发生，有必要对上覆岩层的裂隙演化规律进行研究。

关键词：采矿工程 煤矿开采 RFPA软件

目录

摘要

ABSTRACT

1．绪论-1

1.1目的及意义-1

1.2 采矿岩石破裂的灾害事故统计-2

1.3 国内外研究现状-3

1.3.1在理论研究领域-3

1.3.2在实验研究领域-3

1.3.3在数值研究领域-3

1.4 本文研究内容-4

2. 工程背景-5

2.1 太平煤矿工程概况-5

2.1.1 矿井及井田基本情况-5

2.1.2太平煤矿位置及构造-5

2.2 太平煤矿煤系及岩石性质-7

3. 岩石断裂学理论及RFPA软件介绍-9

3.1 计算岩石裂隙扩展理论-9

3.2 RFPA软件的求解流程-10

3.3 RFPA软件计算原理程-11

3.4 本章小结-12

4. 煤层开挖过程中顶板裂隙演化规律-14

4.1计算模型-14

4.1.1 模型尺寸及划分网络单元等参数设置-14

4.1.2 煤层开挖顶板分析-14

4.2 应力场及弹性模量分析-16

4.3本章小结-19

5. 结 论-21

参考文献-23

致谢-24