摘要：随着计算机技术的迅速发展，数值模拟在采矿工程中得到了越来越广泛的应用。数值模拟技术和采矿工程相结合能够客观展示出各种施工技术对采矿工程的整体影响，包括围岩的稳定性等等，这样就可以从宏观上预测岩体的稳定性，对岩体的物理化学性质有更充分的掌握，还有对于地应力场的了解都可以从不同方面对采矿工程的施工过程给予数据支持。基于此，本文主要阐述了数值模拟的原理与起源、我国采矿工程的发展现状、数值模拟方法在采矿工程中的应用，以供参考。
关键词：数值模拟；采矿工程；
应用
在现在社会的发展中，采矿工程并不单纯是开采问题，需要注意围岩稳定性以控制岩层。因围岩在开采过程中的不确定因素众多，采用传统分析方法解决存在较大的弊端。因此用于解决采矿工程问题的一种数值分析软件得到迅速发展，并具有良好的开放性和兼容性。
一、数值模拟的原理与起源
1.1数值模拟的起源
随着我国的科技发展，人们制造出了许多用于计算的方法，例如有限差分法、非连续变性分析法、边界元法。这些计算方法在具体的工程施工过程中被应用广泛，研究表明，有限元法最早应用于航天领域，当时许多国家都开始着手研究有限元算法分析软件，尽管目前拥有许多进行计算的软件，但均不是针对岩土工程进行开发的，因此，给当时的采岩工作带来许多麻烦，后来，有关工作人员那边开发出了针对岩土层分析计量的软件。
1.2数值模拟的原理
一般的数值分析软件均采用的是弹性理论对岩体非线性变形进行分析与计量，从而解决因非线性变形而产生的破坏问题，岩体的单元围观上并没有显著的差异，但由于自身的弹性变形程度不一致，而产生不同程度的节理裂缝，促使啊岩层的接触位置出现不同程度的顺坏，根据资料分析，我们可以了解到岩层具有一定的脆性，微小的压力便会使得其出现破坏与断裂，软件的树脂模拟原理为针对岩层的特性计算出其在不同期况下的弹性参数值，构建出完整的弹性上力学模型。
二、我国采矿工程的发展现状
诸如瓦斯突出、煤矿冲击地压、顶板垮落、高应力软岩巷道围岩控制等岩土工程问题作为采矿工程中的突出问题，需要进行较深入地研究。而采矿工作面上覆岩层难免出现断裂、损伤及失稳现象，要尽可能杜绝该类情况发生。固体力学目前只能对理想弹性、塑性和损伤体实现可靠变形与受力分析，但在采场中更多的是结构或材料破坏后的力学行为及结构破坏和失稳的全过程，不同区域的岩体在工作面周围具有较大的力学性能变化差异。采动岩体作为连续与非连续耦合的一种复杂介质，通常材料和结构破坏的岩土工程问题没有任何研究价值，在采矿工程问题中，要对材料和结构破坏后的力学行为进行研究，主要存在两大类问题。一是控制采场围岩问题，也就是岩体结构破断原因、破断后状态及结构失稳后的形态变化。二是控制巷道围岩问题，也就是覆岩在开采后移动变形及破坏对围岩应力场造成的变化规律；工作面周围巷道围岩稳定性受开采的影响及巷道围岩在采动影响下的控制技术。
三、数值模拟方法在采矿工程中的应用
3.1热力学分析研究
现阶段全世界都在进行清洁能源的开发与研究工作。煤炭作为污染较为严重的一种能源，急需进行技术革新，达到废弃物的零排放。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆数值模拟方法可以很好的完成这项工作，从岩体的特征及其活动规律，到煤炭的气化都可以以热力学方式进行详细的探究，想要进行煤炭清洁化的进一步探究，就必须要做好首先要做好岩体及煤炭是如何在地下进行气化的调查和研究工作，数值模拟在这方面也可以提供一部分的技术支持。
3.2三维数值模拟的应用
地下开采围岩的力学行为与空间和时间等都有着紧密联系，如果仅采用传统的平面模型并不能将问题的实质充分反映出来，而且建模过程中存在着较大困难。因此，需要建立有效的立体模型，对采矿工程中的问题进行研究和分析。如果使用三维数值模拟，需要花费较多的时间和人力，因此，最好的方式是把平面问题与三维数值模拟进行结合。
3.3减轻各类能量冲击造成的损害研究
地震及其带来的地震波通常有着比较大的破坏性，会给包括采矿工程在内的岩土类工程带来近乎毁灭性的打击，在地下工作极易发生的瓦斯爆炸常常会使采矿人员的生命受到威胁。数值模拟技术就能够最大限度的避免此类情况的发生，通过数值模拟可以详细研究并模拟出突发情况产生的动力活动是否达到破碎岩体的级别，还有采取什么样的措施才可以尽量减少甚至避免能量冲击造成的不良影响，这样可以提高采矿工程的安全系数，减少人员和财产以及设备的损失，达收益的最大化。
3.4巷道围岩控制技术研究
随着采矿工程开发矿产的时间越来越长，地下的矿产数量也逐渐减少，相应的开采难度也在不断增加，所需要开采的深度也是越来越大，这样就出现了一个很复杂的问题：如何进行软性岩石的支护工作才能保证采矿行业的继续发展。通常围岩在经历了巨大的能量冲击之后会产生岩体不规则移动及大幅度变形的情况，这会给采矿工作带来很多不可预知的施工影响，这个时候数值模拟技术就可以通过进行围岩岩体移动的方向、趋势及变形程度等数据的采集，来对未来的围岩活动进行预判，从而可以采取有效措施来阻止围岩进一步变形和移动，从而降低采矿难度，增加采矿效率。
3.5新型开采工艺研究
现阶段社会生产力不断提高，社会经济水平也在飞速发展着，人们在考虑追求经济效益的同时对环境保护的关注不断提升起来，各个国家也逐渐将低碳环保、发展的可持续列入国家发展战略之中，政府为了支持国家政策，纷纷提出了采矿工作绿色化的理念，倡导各个采矿公司采用绿色环保的采矿技术，主要的政策分为如下几个方面：要求采矿公司在开采矿物的过程中提高水资源的利用率，减少对水资源的污染；还有注意尽量减少对采矿场附近的生态环境的维护；要学习并使用先进的灌浆技术，最大限度的保护土地资源；提高矿体支护工作水平，减少岩体破碎等现象的发生等等。采矿工程的绿色化开发项目是属于我国的先进行科研项目，因此有实验仪器等设备缺失问题及难以进行全方位监测等问题的出现，在这个时候数值模拟就可以发挥重大的作用了，这对于革新并开发新型采矿技术有着强大的技术支持作用，还能够帮助研发新型支护材料等等。
四、结束语
综上所述，采矿工程的围岩稳定性受到开采过程的影响，会使围岩应力重新分布，从而产生高应力，最终导致围岩的破裂和大范围移动，使研究面临着较大困难。数值模拟技术的使用使得采矿工程问题的研究手段更加先进，使得对于外界因素的全面探究成为可能，因此，要在了解采矿工程特征的基础上充分利用数值模拟提供的技术便利，才可以促进采矿行业的进一步发展。
参考文献：
[1]唐昶.浅析数值模拟技术在消防工程中的实践应用[J].现代工业经济和信息化，2017（06）
[2]王卫军.现代化采矿技术在采矿工程中的应用[J].内蒙古煤炭经济，2017（09）
论文作者:牛凯敏
论文发表刊物:《基层建设》2017年第23期
论文发表时间:2017/11/21
标签：采矿工程论文; 围岩论文; 数值论文; 岩层论文; 技术论文; 巷道论文; 工作论文; 《基层建设》2017年第23期论文;