的影响，利用结构单元来模拟各种岩体加固系统，研究材料剪切带局部化及其演化过程以
及估计地下爆破载荷的影响等等。同时，用户可以利用

FISH 创建自己的本构模型，并直接

在软件中测试它们对材料特性的假设，避免了单独写程序来测试它们，节省了时间。另外
FLAC3D 是三维的程序，对于模拟复杂问题非常有效。 
　　（

3）UDEC 软件。UDEC 是基于离散单元法用于模拟非连续系统的二维数值程序 。

UDEC 可以模拟静态或动态载荷作用下非连续介质的响应，它非常适合研究与非连续特性
直接相关的潜在破坏模式。尤其是地质构造相当清楚的情况下，最好使用它。同

FLAC 一样，

UDEC 实用显式求解方法，允许进行静态或动态分析。UDEC 软件在采矿工程中的主要用途
如下：断裂滑移引起开挖周围岩石破坏，通过在模型边界上施加动态应力或速率彼研究爆
破的影响，采用结构单元模拟诸如注浆、岩锚和喷浆等岩石加固以及采用连续屈服节理模型
研究地震诱发的断层滑移等。另外，

3DEC 是 UDEC 的三维推广。 

　　（

4）PFC 软件。PFC2D 是通过离散单元方法来模拟圆形颗粒介质的运动及其相互作用，

它可以模拟颗粒间的相互作用问题、大变形问题、断裂问题等。在采矿工程中主要用途如下：
在槽、管、料斗、筒仓中松散物体的流动问题以及矿山冒落法开采中的岩体断裂、坍塌、破碎和
岩块的流动问题等。

 

　　（

5）RFPA 软件。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。在采矿工程中的主
要用途如下：模拟煤与瓦斯的突出工程，分析井筒掘进工作面附近应力分布，研究锚杆作
用机理以及研究采场上覆岩层移动规律等。

 

　　

3、采矿工程数值模拟重点 

　　

3.1 采矿工程问题的特点 

　　与岩土工程相比，采矿工程中，工作面上覆岩层损伤，破坏，失稳是不可避免的。目前
的固体力学还只能对理想的弹性，塑性和损伤体进行可靠的变形和受力分析，但是采矿工
程更为重视的是材料和结构破坏后的力学行为，它所关心的问题主要如下：

 

　　（

1）采场围岩控制问题。即岩体结构是如何破坏的，破坏的岩体是否趋于稳定以及结

构失稳后的形态变化。

 

　　（

2）巷道围岩控制问题。即开采后覆岩移动、变形和破坏导致围岩应力场的变化规律，

开采对工作面周围巷道围岩稳定性的影响以及采动影响下巷道围岩控制机理及控制技术。

 

　　

3.2 数值模拟方法在采矿工程中的应用 

　　对采矿工程数值模拟方法的各方面展开研究。从数值模拟方法的发展历程和采矿工程问
题的特点看，采矿工程数值模拟方法必须要反映采矿工程问题的特点，在数值模拟软件的
取向更偏重于能反映采矿工程问题特点的专业化软件。实际上，开采引起的覆岩移动变形有
其自身的规律和特殊性，因此要结合采矿工程问题的特点，对采矿工程数值力学分析方法
的各个方面，包括数值计算方法、模型的合理范围和边界条件等需要进行专门的研究。

 

　　（

1）新型开采工艺研究随着环境保护意识和经济可持续发展理念的增强，提出了煤矿

绿色开采技术，其内容主要包括：水资源保护，形成

“保水开采”技术；土地与建筑物保护

开采技术，如离层注浆、充填与条带开采技术；瓦斯抽放，形成

“煤与瓦斯共采”技术；煤层

巷道支护与减少矸石排放技术；地下气化技术。上述技术的许多方面属前沿性的研究课题，
在缺乏试验设备和现场监测结果的情况下，需要采用数值模拟方法进行理论性和前瞻性的
研究，研究煤矿新型开采工艺，除研究开采引起的覆岩移动变形规律及岩层控制技术外，
还涉及材料力学特

 性的研究，如充填材料的特性等。