摘要

:现在的采矿工程除了要注意开采的问题外，还要更加关注围层的稳定性，注意岩层的

控制。现场实测、物理模拟等一些传统的方法很难分析开采过程中的不确定因素，在解决这
些问题时显现的的弊端越来越大。所以，随着科学技术的发展，数值模拟的方法在采矿工程
中运用越来越广泛，已经逐渐成为解决采矿工程和一些岩土工程问题的重要手段。

 

　　关键词

:采矿工程;数值模拟;运用 

　　

Abstract: Now the mining engineering in addition to pay attention to mining issues, but also 

more  concerned  about  the  stability  of  surrounding  rock  control  layer,  pay  attention  to.  Field 
measurement, physical simulation and some other traditional methods it is difficult to analyze the 
uncertain factors in the process of mining, in solving these problems appear the more and more 
defects. So, with the development of science and technology, the numerical simulation method is 
applied  more  and  more  extensively  in  mining  engineering,  has  gradually  become  an  important 
means to solve the mining engineering and geotechnical engineering problems. 
　　

Key words: mining engineering; numerical simulation; application 

　　中图分类号：

TD43 文献标识码 A 文章编号： 

　　

 

　　

 

　　一、数值模拟的发展历程

 

　　近几年，数值模拟的方法在采矿工程中的作用越来越突出，在采矿工程中解决了很多
难题以外，在推动岩土力学发展方面也起了重要的作用。数值模拟方法经历了数年的发展，
下面主要研究三种方法：

 

　　（一）有限差分法

 

　　有限差分法出现的时间很早，先于计算机的诞生时间。有限差分法的原理比较简单，但
能够解决很多复杂疑难问题，它主要是通过差分代数方程的方式解决问题。

 

　　（二）有限元法

 

　　有限元法最早出现在

20 世纪 50 年代，它可以解决经典力学无法解决的问题，有限元

法的操法比较灵活，更加方便有效地将采矿工程中的复杂的施工过程模拟出来。目前，有限
元法是一种具有很强的实用性的方法，在采矿工程领域运用范围很广泛。

 

　　（三）边界元法

 

　　边界元法是一种求解边值问题的方法，能够解决一些比较奇异复杂的工程问题，主要
缺点就是缺少灵活性。

 

　　二、数值模拟方法的基本原理

 

　　在数值模拟方法中，弹性理论解决岩体非线性变形与破坏的这两个问题的数值方法就
是现在大多数数值分析软件所用的。当采用的是宏观非线性和微观线弹性的原则时，一般就
是分析岩体这种材料，有特殊的质地。微观上看，相对均质的岩体单元，较强的弹性变形是
其主要的特征。宏观上，岩体本身具有的很强的脆弱性决定了岩体容易断裂，崩塌和被破坏。
通过研究岩体微观和宏观上的特点，从而建立起弹性损伤力学的数学模型。

 

　　三、采矿工程中数值模拟方法的运用

 

　　（一）采矿工程中存在的主要问题分析

 

　　岩土的工程问题在采矿工程中很突出，表现在采矿场地的顶板垮落、覆盖的岩石移动和
采矿时引起的高应力软岩巷道围岩控制，还有在地底较深处采矿时，要研究地温和地压。材
料和岩层结构破坏后的力学行为必须要研究清楚，这是在采矿工程中问题中特别要注意的。
这可分为两大问题进行分析：

 

　　第一类：是对采矿场围岩的控制问题。这一类问题主要是指岩体结构破坏断裂的过程及
原因、破坏断裂后的岩体的稳定情况和岩体结构失去平衡后的形态变化过程。比如：采矿场