采礦過程模擬與仿真

內容概要

　　本書全面介紹了國內外專家學者以及作者團隊在采礦過程模擬與仿真研究領域的最新成果。全書共分為5章，依據(jù)采礦過程的特點以及現(xiàn)代采礦技術的發(fā)展趨勢，分別介紹了動態(tài)擾動與礦巖力學響應數(shù)值模擬、礦山物流系統(tǒng)模擬、數(shù)值虛擬礦山爆破、數(shù)字礦山技術、虛擬礦山工程和礦區(qū)地理信息系統(tǒng)等內容。本書在內容上淡化了理論上煩瑣的推導，注重理論與實踐相結合，以期通過大量的工程實例使讀者迅速掌握和理解采礦過程模擬與仿真的主要內容、原理、特點和基本方法，相應的技術，并能分析采礦過程中實際工程問題，運用相應的模擬和仿真工具合理準確地加以解決。

作者簡介

周科平，男，1964年6月生，湖南衡陽人，博士，教授，博士生導師。1983—1987年在重慶大學采礦工程系采礦專業(yè)學習，獲學士學位，1987-1990年在重慶大學攻讀采礦工程碩士學位。1997年師從我國著名采礦專家古德生院士，2000年畢業(yè)于中南大學，獲工學博士學位，2001年在中南大學資源與安全工程學院任教至今?，F(xiàn)任中南大學資源與安全工程學院副院長，教育部新世紀優(yōu)秀人才（2006年），湖南省學科帶頭人（2008年）。教育部地礦學科教學指導委員會秘書長，湖南省巖石力學與工程學會理事，中國有色金屬學會采礦學術委員會委員，全國金屬礦山安全與裝備學術委員會委員，《礦業(yè)研究與開發(fā)》雜志社編委等。目前主要從事金屬礦山開采、環(huán)境控制與災害防治方面的研究工作，先后主持和承擔了《大范圍隱患區(qū)下頂板誘導崩落綜合技術研究》、《高價值軟破礦體開采環(huán)境再造綜合技術研究》、《緩傾斜含水多層礦體深孔合采礦廢分離連續(xù)采礦綜合技術研究》等20余項國家與省部級科研課題。獲國家科學技術進步二等獎1項，省部級科技進步一等獎4項，二等獎2項，三等獎2項，在國內外發(fā)表學術論文100余篇，其中SCI檢索6篇，EI檢索48篇。

書籍目錄

第1章　動態(tài)擾動與礦巖力學響應
1．1采礦過程中礦巖力學特征
1．1．1巖石的力學特性
1．1．2鑿巖、爆破過程中圍巖的力學特征
1．2常用的數(shù)值模擬方法及軟件
1．2．1常用的數(shù)值模擬方法
1．2．2常用的數(shù)值模擬軟件
1．3常用的物理模擬方法
1．4有限元軟件MIDAS／GTS采場結構參數(shù)優(yōu)化模擬
1．4．1工程概況
1．4．2巖體力學參數(shù)的選取
1．4．3模擬軟件的選擇
1．4．4采場結構參數(shù)優(yōu)化研究
1．4．5結果分析
1．5離散元軟件3DEC空區(qū)穩(wěn)定性模擬
1．5．1離散元法基本原理
1．5．2碎裂環(huán)境下空區(qū)穩(wěn)定性離散元模型
1．5．3計算結果
1．5．4結論
1．6有限差分軟件FLAC3D采場回采過程數(shù)值模擬
1．6．1采礦方法簡介
1．6．2采場結構參數(shù)
1．6．3模擬的基本思路
1．6．4模擬結果分析
1．7相似模型試驗實例
1．7．1模型試驗方案的準備
……
第2章　礦山物流系統(tǒng)模擬
第3章　數(shù)值虛擬礦山爆破
第4章　數(shù)字礦山技術
第5章　虛擬礦山工程

章節(jié)摘錄

版權頁：   插圖：   3.1.2爆破作用下巖石的破壞機理 巖石爆破破碎過程，實質上是其在爆炸時產生的沖擊波、應力波及爆生氣體作用下裂紋的產生和擴展過程。目前對巖石爆破破碎機理的研究，研究者從不同的角度提出了各種各樣的理論和假說。這些假說提出的角度包括爆破流體力學理論，自由面與最小抵抗線原理，最大壓應力、剪應力、拉應力強度準則，沖擊波、應力波作用理論，反射波拉伸作用理論，爆生氣體膨脹推力作用理論，爆生氣體楔壓作用理論，應力波與爆生氣體共同作用理論，能量強度理論，功能平衡理論，利文斯頓（Livingston）爆破漏斗理論和爆破斷裂力學等。 在巖石爆破機理研究中，巖石破壞的“爆炸沖擊波、應力波與爆生氣體共同作用”理論是目前學者們較為認可的理論。 炸藥在巖體中爆炸后，引起周圍的巖石發(fā)生破壞，大量試驗證明巖體的爆破破碎有以下規(guī)律： ①應力波不僅使巖石的自由面產生片落，而且通過巖體原生裂隙激發(fā)出新的裂隙，或者促使原生裂隙進一步擴大，在應力波傳播過程中，巖體破碎的特點是：原生裂隙的觸發(fā)、裂隙生長、裂隙貫通、巖體破裂或破碎； ②加載速率對裂隙的成長有很大作用：作用緩慢的荷載有利于裂隙的貫通和形成較長的裂隙，而高速率的載荷容易產生較多裂隙，但卻抑制了裂隙的貫通，只產生短裂隙； ③爆破高壓氣體對裂隙巖體的破碎作用很小，但它有應力波不可替代的作用：可以使由應力波已致裂的巖體進一步破碎和分離； ④巖體的結構面（巖體弱面的統(tǒng)稱，包括節(jié)理、裂隙、層理等各種界面）控制著巖體的破碎，它們遠大于爆破作用力直接對巖體的破壞。 當炸藥在無限巖體介質中爆炸時，可將炸藥當成單孔裝藥或者集中的球形藥包。在這種情況下，除在炸藥近處形成擴大的空腔（即壓縮區(qū)）外，還從裝藥中心向外依次形成壓碎區(qū)、裂隙區(qū)（亦稱破壞區(qū)）和震動區(qū)。在壓碎區(qū)內，巖石被強烈粉碎并產生較大的塑性變形，形成一系列與徑向方向成45°的滑移面。在裂隙區(qū)內，巖石本身結構沒有發(fā)生變化，但形成輻射狀的徑向裂隙，有時在徑向裂隙之間還形成有環(huán)狀的切向裂隙。震動區(qū)內的巖石沒有任何破壞，只發(fā)生振動，其強度隨距爆炸中心的距離增大而逐漸減弱，以至完全消失。

編輯推薦

《采礦過程模擬與仿真》可供采礦工程、巖土工程和安全工程等研究生教學使用，也可供相關領域的科研人員學習參考。

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