内容提要书以金属矿山采矿工程中突出的岩石力学问题为研究对象，在阐述采矿工程岩石力学问题特点及数值模拟计算步骤的基础上，运用数值计算方法对露天矿山边坡工程、地下矿山采区溜井工程、地下矿山巷道开挖与支护工程、地下矿山滞留采空区工程、地下矿山充填采场相关工程的稳定性问题进行了全面系统的分析和研究，是作者近10年来在金属矿山工程问题数值模拟分析方面进行理论研究和实际应用的成果总结。

1 绪论

1.1 数值计算方法研究与应用现状

1.1.1数值计算方法研究现状

1.1.2数值计算方法应用现状

1.2 采矿工程岩石力学问题特点及数值模拟方法

1.2.1采矿工程岩石力学问题特点

1.2.2采矿工程岩石力学问题数值模拟方法

1.3 采矿工程岩石力学问题数值模拟步骤

1.3.1确定模型分析目的

1.3.2创建模拟模型图

1.3.3建立和运行简单的理想化模型

1.3.4收集具体问题的数据

1.3.5建立一系列详细的模型

1.3.6完成模型计算

1.3.7提出结果揭示规律

2 露天矿山边坡工程稳定性研究

2.1 边坡稳定性分析方法

2.1.1工程地质类比法

2.1.2极限平衡法

2.1.3极限分析法

2.1.4数值模拟方法

2.1.5模型试验法

2.1.6可靠度法

2.1.7人工智能法

2.1.8反分析法

2.2工程概况

2.3边坡岩体力学参数研究

2.3.1正交试验设计

2.3.2 有限元数值分析

2.3.3 RBF神经网络反分析

2.4 露天开采终了边坡稳定性计算

2.4.1模型建立

2.4.2 位移场计算结果及分析

2.4.3应力场计算结果及分析

2.5 露天开采终了边坡加固方案

2.5.1加固方案设计

2.5.2加固方案稳定性分析

2.5.3加固方案确定

3 地下矿山采区溜井工程稳定性研究

3.1 多分层联络巷连接下采区溜井开挖变形规律与控制

3.1.1多分层联络巷连接下采区溜井开挖后变形规律

3.1.2溜井支护三维力学响应分析

3.1.3小结

3.2冲击载荷作用下采区溜井破坏区域与加固措施

3.2.1溜井卸矿过程冲击破坏区域运动学分析

3.2.2 某铁矿采区溜井受矿石冲击实例计算

3.2.3采区溜井冲击破坏加固措施研究

3.2.4加固方案稳定性分析

3.3典型垮冒溜井加固方案

3.3.1溜井垮冒概况

3.3.2溜井破坏形式与原因分析

3.3.3支护方案设计

3.3.4加固方案稳定性分析

4 地下矿山巷道开挖与支护工程稳定性研究

4.1 工程概况与变形特征调查

4.1.1工程概况

4.1.2巷道支护设计

4.1.3巷道变形调查

4.2 巷道分级支护技术研究

4.2.1支护形式与参数选择

4.2.2巷道分级支护研究

4.3巷道分级支护稳定性数值模拟

4.3.1模拟计算方案

4.3.2 I级围岩模拟计算结果分析

4.3.3 II级围岩模拟计算结果分析

4.3.4 III级围岩模拟计算结果分析

4.3.5 IV级围岩模拟计算结果分析

5 地下矿山滞留采空区工程稳定性研究

5.1 滞留采空区稳定性综合分析模型

5.1.1滞留采空区稳定性综合分析模型

5.1.2工程背景

5.1.3稳定性影响分析

5.2 滞留采空区稳定性监测方案研究

5.2.1 矿山与采空区概述

5.2.2地压监测

5.2.3监测系统布置

5.3 滞留采空区治理顺序优化方法研究

5.3.1工程背景

5.3.2滞留采空区应力场分布与地表变形规律研究

5.3.3 滞留采空区充填顺序优化研究

5.4 滞留采空区充填治理效果分析方法研究

5.4.1工程概况与治理方案

5.4.2治理效果分析

6 地下矿山充填采场相关工程稳定性研究

6.1 复杂地层矿床开采方案优化研究

6.1.1工程背景与开采方案

6.1.2模型建立

6.1.3 模拟步骤

6.1.4模拟结果分析

6.1.5小结

6.2 上向分层充填采场充填料配比优化研究

6.2.1采场破坏敏感区域有限元分析

6.2.2采场分层充填配比优化分析

6.2.3小结

6.3 上向分层充填采场稳定性分析

6.3.1采场参数与模型建立

6.3.2水平关联采场稳定性分析

6.3.3垂直关联采场稳定性分析

6.3.4地表稳定性分析

6.3.5小结

附 录

附录1 正交试验方案数值模拟结果图

附录2 BP参数反演程序代码

参考文献2100433B

本书是作者近十年来在采矿工程问题数值模拟分析方面进行理论研究和实际应用的成果总结。全书共分10章，第一章简要叙述了数值模拟的发展及其研究现状，分析了岩土工程及采矿工程问题

的特点及其数值模拟方法；第二章介绍了Itasca软件的特点及应用领域、Irasca软件数值计算方法及岩土和采矿工程问题的数值模拟步骤；第三章在总结分析开采引起覆岩移动变形规律的基础上，研究了采矿工程问题数值模拟建模时模型边界位置合理确定的原理和方法，深入分析了模型范围对模拟结果的影响；第四章进一步分析了模型边界条件对采矿工程问题模拟结果的影响；第五章简述了岩体力学特性及其参数的合理确定，并讨论了采动岩体的力学特性；第六章详细分析了软岩硐支护围岩接触关系对支护体内力和围岩自承能力的影响、支护体的变形破坏特征以及锚注加固机理；第七章分析了近距离厚煤层跨采对底板巷道围岩稳定性的影响，并根据采动影响巷道的围岩移动变形特点提出相应的围岩控制技术措施；第八章针对综放沿空留巷的关键技术问题，详细分析了综放沿空留巷的围岩活动规律以及综放沿空留巷围岩稳定性的影响因素及其影响规律；第九章详细分析了锚杆支护参数对巷道围岩稳定性的影响；第十章采用三维数值模拟软件FLAC3D，分析了在不规则煤柱影响下，工作面开采过程中煤层的应力变化情况。

第一章 绪论

第一节 数值模拟发展及其现状

第二节 岩土及采矿工程问题特点及数值模拟方法

第二章 Itasca软件特点及数值模拟方法

第一节 Itasca软件及其特点

第二节 Itasca软件数值计算方法

第三节 岩土和采矿工程问题的数值模拟步骤

第三章 模型边界的合理确定

第一节 开采引起的覆岩移动变形规律

第二节 单个巷道的影响范围

第三节 采动影响下模型边界位置的合理确定方法

第四节 模型边界位置对模拟结果的影响分析

第四章 模型边界条件及初始应力场的合理确定

第一节 模型边界条件的类型及其选择

第二节 采动影响的模型边界条件

第三节 模型边界条件对模拟结果的影响分析

第四节 初始地应力场的确定

第五章 岩体力学特性及其参数确定

第一节 岩体的力学特性

第二节 岩石与岩体力学参数的关系

第三节 岩石(体)力学参数的合理确定

第六章 软岩硐室围岩作用关系分析

第一节 工程概况

第二节 硐室围岩间接触关系反分析

第三节 支护与围岩的相互作用关系分析

第四节 软岩巷道中锚杆支护失效的机理

第五节 锚注加固机理分析

第七章 近距离厚煤层跨采对底板巷道围岩稳定性影响分析

第一节 工程背景

第二节 分析模型

第三节 近距离跨采围岩应力演化及特点

第四节 跨采巷道围岩位移规律及特点

第五节 底板巷道围岩控制技术

第八章 综放沿空留巷围岩稳定性影响分析

第一节 工程背景及技术关键

第二节 分析模型

第三节 综放沿空留巷围岩活动规律

第四节 综放沿空留巷围岩稳定性影响分析

第五节 综放沿空留巷围岩控制技术分析

第九章 锚杆支护参数对巷道围岩稳定性影响分析

第一节 工程地质条件

第二节 数值力学分析模型

第三节 锚网支护参数影响规律分析

第四节 相邻巷道掘进对巷道围岩稳定性的影响

第十章 不规则煤柱下工作面开采的三维数值模拟

第一节 工程概况

第二节 建立分析模型

第三节 开采对围岩应力变化的影响分析

参考文献2100433B

岩石力学物理模拟是指矿山岩石力学研究中的物理模拟，包括相似材料模拟、光测弹性材料模拟、底摩擦模拟及离心模拟。相似材料模拟，是采用力学上相似于原型材料的人工材料，按一定比例建造一个相似于原型的力学结构系统，施以相似于原型的载荷和工程活动。借以研究原型的力学过程及其结果。光测弹性材料模拟也是以模型研究原型的力学问题，相似条件只有其结构材料的弹性性质及型体的几何尺寸，研究的内容仅局限于弹性范围内的应力分布状态。底摩擦模拟是把结构模型置于可定向平移的底盘上，借运行的底盘与模型之间产生的摩擦力模拟重力，研究工程岩体在重力场中的破坏机制口离心模拟是以离心力模拟应力的模拟实验方法 。2100433B