資源描述：
《基于ANSYS﹢WORKBENCH的底板破壞深度預(yù)測(cè).pdf》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、2Q12生篁2塑(望箜2Q!塑)江酉建鹽旌王撞苤基于ANSYSWORKBENCH的底板破壞深度預(yù)測(cè)■宋文軍黼山東科技大學(xué)礦業(yè)與安全工程學(xué)院，山東青島266590摘要：對(duì)于煤炭開采而言，底板破壞深度研究至關(guān)重要，尤其是對(duì)于承壓水上開采，底板破壞深度研究更為重要。如今對(duì)底板破壞深度的研究主要是利用理論分析及經(jīng)驗(yàn)公式等，但是上述兩種方法都對(duì)于底板破壞影響因素的考慮比較單一，也有很多的不足之處，對(duì)于在真正的生產(chǎn)當(dāng)中的底板破壞深度的研究不能提供很好的依據(jù)。本文通過利用ANSYSWORK—BENCH數(shù)值模擬，得出
2、該數(shù)值模擬是否能對(duì)今后的煤礦生產(chǎn)具有一定的實(shí)際指導(dǎo)意義和良好的預(yù)測(cè)效果。關(guān)鍵詞：底板破壞數(shù)值模擬ANSYSWORKBENCH預(yù)測(cè)結(jié)果結(jié)果分析1概述煤層底板破壞深度的影響因素較多，底板破壞過程由丁還會(huì)有噪音以及溫度變化等其他因素，在實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)對(duì)于底板的破壞深度影響不大，所以不加以考慮。根據(jù)現(xiàn)有的專家學(xué)者研究，影響底板破壞深度的主要原因有一下六個(gè)方面：(1)開采深度，隨著開采深度的增大，上覆巖層的重量也逐漸增大，煤層底板的原巖應(yīng)力也同時(shí)增加，那么底板的破壞深度也就會(huì)變大；(2)煤層傾角，根據(jù)現(xiàn)代專家學(xué)者的研
3、究，煤層傾角的變壞對(duì)于應(yīng)力的集中程度和集巾區(qū)域都會(huì)有所變化，煤層的傾角越大，地板的破壞深度越大；(3)開采厚度，煤層的開采厚度在相同的開采條件下，煤層的開采厚度越大礦山壓力也就越大，從而對(duì)于底板的破壞深度也會(huì)有所影響；(4)工作面斜長(zhǎng)，隨著工作面長(zhǎng)度的增加，煤層底板的破壞深度逐漸加大；(5)煤層底板的抗破壞能力，煤層底板巖性的不同，破壞深度的不同也逐漸凸現(xiàn)出來；(6)工作面內(nèi)是否有斷層或者斷裂帶穿過，如若有斷層或者斷裂帶穿過工作面，底板破壞深度最大的地方在斷層或者斷裂帶附近。根據(jù)現(xiàn)代專家學(xué)者的研究，可
4、以看出上述六個(gè)因素是影響煤層底板破壞深度的主要原因。2數(shù)值模擬運(yùn)用ANSYSWorkbench中的DesignModeler平臺(tái)對(duì)模型進(jìn)行構(gòu)畫，初步設(shè)定模型尺寸是100mm×50mm×50mm。在DesignModeler平臺(tái)當(dāng)中，運(yùn)用Geometry對(duì)畫圖，首先選定計(jì)量單位為Millimeter，選定在XY坐標(biāo)系中，并且以畫圖者的視角作為第一視角，利用多段線指令進(jìn)行繪圖操作，所作出的平面圖形的尺寸是100mm×50mm，同時(shí)進(jìn)行拉伸操作，單擊Extrude，選定拉伸的長(zhǎng)度是50mm，其余全部選擇默認(rèn)
5、。數(shù)值模擬中離散誤差與網(wǎng)格粗細(xì)有關(guān)，網(wǎng)格越粗誤差越大，反之誤差越小。但網(wǎng)格越細(xì)占用計(jì)算機(jī)資源越多，計(jì)算時(shí)間就越長(zhǎng)，因而網(wǎng)格不可能分得太細(xì)。所以網(wǎng)格劃分應(yīng)根據(jù)模型區(qū)域中物理量場(chǎng)的變化情形而定，在變化劇烈處網(wǎng)格應(yīng)稠密一些，在變化平緩處網(wǎng)格應(yīng)稀疏一些。所以設(shè)定模型的網(wǎng)格大小為5ram×5mm。同時(shí)網(wǎng)格還分為結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格和非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格。結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格適用于簡(jiǎn)單規(guī)則的幾何體邊界，其優(yōu)點(diǎn)是網(wǎng)格數(shù)易于控制，從而模擬計(jì)算量可以大大減少。但對(duì)不規(guī)則幾何體邊界的網(wǎng)格劃分比較困難，網(wǎng)格適應(yīng)性差。而非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格對(duì)不規(guī)則幾何體邊界的
6、適應(yīng)性強(qiáng)，但網(wǎng)格生成的工作量大，離散方程的求解速度較慢，計(jì)算可靠性也相對(duì)較差。隨著網(wǎng)格技術(shù)的發(fā)展，非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的算法逐漸完善，計(jì)算精度有所提高，已經(jīng)成為未來計(jì)算網(wǎng)格結(jié)構(gòu)發(fā)展的主要方向。選定StaticStructural，并且在En西neefingData選項(xiàng)中設(shè)置材料屬性。對(duì)于底板可以將其物理力學(xué)參數(shù)設(shè)置為，密度2270Kg／m3，彈性模量(楊氏模量)588MPa，泊松比0．31。在模型上部施加1200MPa的力，在正面施加480MPa的力，在側(cè)面施加960MPa的力，將底部作為固定端。模型的變化方向
7、為力的施加方向。主要分析研究計(jì)算結(jié)果中的：StrainEnergy、TotalDeformation、DirectionalDeformation以及MzxiumShearStress。根據(jù)計(jì)算結(jié)果分析，StrainEnergy，巖石自頂端至底端四分之三區(qū)域內(nèi)基本能量較低；TotalDeformation，巖石自頂端至底端接近一半?yún)^(qū)域基本變形較大；DirectionalDeformation，巖石自頂端至底端變形量逐漸擴(kuò)大，底端的變形量最大；MaxiumShearStress，巖石自頂端至底端變化較小
8、，換言之只有底部很小的區(qū)域有變形。所以從一定程度上來看，底板在破壞過程中，尤其是軟巖性質(zhì)的底板在破壞過程主要是以方形性變形的形式來進(jìn)行破壞的，導(dǎo)致整體變形量增大，如果應(yīng)力施加過程中應(yīng)力載荷分布不均勻，就會(huì)造成在巖體在破壞過程中積聚能量，如若在此區(qū)域內(nèi)進(jìn)行采掘必然會(huì)給予能量一個(gè)釋放的卒間，巖石的需要以變形的形式來釋放這部分能量，巖石就會(huì)具有臨空擴(kuò)容的作用，所以輕則會(huì)出現(xiàn)底鼓等問題，重則會(huì)出現(xiàn)沖擊地壓等問題。3結(jié)論底板破壞從本質(zhì)上講是底板巖體在上覆巖層運(yùn)動(dòng)的
