顶板冒落(Roof Collapse)数据集更新---动态分析
1 引言
在<顶板冒落(Roof Collapse)数据集的建立>一文中, 我们生成了一个顶板冒落的数据集. 两天前有一个金属矿发生了顶板冒落事故, 此外, 数据库中又增加了新的文献, 这两方面的因素促使对roof collapse数据集作了更新. 本次更新主要强调了动载荷对顶板冒落的影响, 回顾了UDEC/3DEC中动态分析的处理办法.
2 最近两年顶板冒落事故统计
总的来说, 随着井下机械化程度的不断提高, 井下所需的作业人数在逐渐减少; 另一方面, 随着矿山企业安全意识的不断提升, 每班集中布置的作业人数得到了限制, 因而可以减少发生大型事故的死亡概率. 最近两年发生较大的顶板冒落事故案例是2019年神木的那起事故, 导致21人遇难. 据不完全统计, 最近两年发生的顶板冒落事故主要有:
(1) 2021年5月26日 山东省微山县枣矿集团新安煤矿发生顶板冒落事故，致使6名矿工被困, 3人成功救出;
(2) 2021年3月16日，江西萍乡市芦溪县升华煤矿发生顶板冒落事故，死亡1人;
(3) 2020年9月25日，湖北省炳太矿业有限公司黑朝门矿山发生冒顶事故，死亡2人;
(4) 2020年6月26日，安徽淮南矿业集团潘三煤矿发生冒顶事故，造成19人被困，最后被困19人安全升井，但在施救过程中又造成2人死亡;
(5) 2020年4月14日，同煤大唐塔山煤矿掘进工作面发生冒顶事故，致5人被困, 无人死亡。
(6) 2019年10月31日, 南丹县庆达惜缘矿业投资有限公司大坪村矿区锌银铅锑锡铜矿发生冒顶事故, 11人被困，其中2人死亡;
(7) 2019年陕西神木百吉煤矿井下冒顶事故, 死亡21人.
(8) 2019年6月19日，钜盛能源集团庄旺煤业回风顺槽巷道在加固维护过程中发生冒顶事故，致井下作业的6人被困, 被困6人救出后经抢救无效全部死亡。
3 动态分析
导致顶板冒落的动载荷类型主要有: 开挖引起的动载荷; 爆破引起的动载荷; 地震引起的动载荷.
在动态分析中, 动载荷的模拟需要设置成无反射边界条件(nonreflecting boundary), 也称作粘性(Viscous)边界. 必须注意: 粘性边界不能与速度边界一起使用, 但粘性边界可与应力边界结合一起使用。施加的应力是剪切波历史. 主要输入的参数如下所示:
[ff_bulkmod] far-field bulk modulus
[ff_density] far-field density
[ff_nu] far-field Poisson's ratio
[ff_shearmod] far-field shear modulus
[ff_ymod] far-field Young's modulus
[mat n] material number n assigned to far-field properties
[xvisc] nonreflecting boundary in x-direction
[yvisc] nonreflecting boundary in y-direction
例子代码如下:
; set up nonreflecting boundary
boundary xvisc ff_bulk=39060.0 ff_shear=31780.0 ff_density=0.0030 range & -26,-23 -21,21
boundary xvisc ff_bulk=39060.0 ff_shear=31780.0 ff_density=0.0030 range & 23,26 -21,21
boundary yvisc ff_bulk=39060.0 ff_shear=31780.0 ff_density=0.0030 range & -26,26 -21,-19
boundary yvisc ff_bulk=39060.0 ff_shear=31780.0 ff_density=0.0030 range & -26,26 19,21
; apply sinusoidal stress wave
boundary stress 0.0,0.0,-1.25 yhistory=cosine(100,1.95E-2) range -26,26 & 19,21
