1 引言

在<頂板冒落(Roof Collapse)數據集的建立>一文中, 我們生成了一個頂板冒落的數據集. 兩天前有一個金屬礦發生了頂板冒落事故, 此外, 數據庫中又增加了新的文獻, 這兩方面的因素促使對roof collapse數據集作了更新. 本次更新主要強調了動載荷對頂板冒落的影響, 回顧了UDEC/3DEC中動態分析的處理辦法. 

2 最近兩年頂板冒落事故統計

總的來說, 隨著井下機械化程度的不斷提高, 井下所需的作業人數在逐漸減少; 另一方面, 隨著礦山企業安全意識的不斷提升, 每班集中布置的作業人數得到了限制, 因而可以減少發生大型事故的死亡概率. 最近兩年發生較大的頂板冒落事故案例是2019年神木的那起事故, 導致21人遇難. 據不完全統計, 最近兩年發生的頂板冒落事故主要有:

(1) 2021年5月26日 山東省微山縣棗礦集團新安煤礦發生頂板冒落事故，致使6名礦工被困, 3人成功救出;

(2) 2021年3月16日，江西萍鄉市蘆溪縣升華煤礦發生頂板冒落事故，死亡1人;

(3) 2020年9月25日，湖北省炳太礦業有限公司黑朝門礦山發生冒頂事故，死亡2人;

(4) 2020年6月26日，安徽淮南礦業集團潘三煤礦發生冒頂事故，造成19人被困，最后被困19人安全升井，但在施救過程中又造成2人死亡;
(5) 2020年4月14日，同煤大唐塔山煤礦掘進工作面發生冒頂事故，致5人被困, 無人死亡。

(6) 2019年10月31日,  南丹縣慶達惜緣礦業投資有限公司大坪村礦區鋅銀鉛銻錫銅礦發生冒頂事故, 11人被困，其中2人死亡;

(7) 2019年陜西神木百吉煤礦井下冒頂事故, 死亡21人.

(8) 2019年6月19日，鉅盛能源集團莊旺煤業回風順槽巷道在加固維護過程中發生冒頂事故，致井下作業的6人被困, 被困6人救出后經搶救無效全部死亡。

3 動態分析

導致頂板冒落的動載荷類型主要有: 開挖引起的動載荷; 爆破引起的動載荷; 地震引起的動載荷.  

在動態分析中, 動載荷的模擬需要設置成無反射邊界條件(nonreflecting boundary), 也稱作粘性(Viscous)邊界. 必須注意: 粘性邊界不能與速度邊界一起使用, 但粘性邊界可與應力邊界結合一起使用。施加的應力是剪切波歷史. 主要輸入的參數如下所示:

[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 

例子代碼如下: 

; 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