采矿工程中的监测和模拟 (2)

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在Santa Fe 2022上，有6篇论文讨论了采矿工程中的监测和模拟(Monitoring and modeling in mining)。这个笔记介绍其余的三篇。

(4) 颗粒结构表示对高孔隙率岩石粘结块体模型的影响(Influence of Grain Structure Representation on Bonded Block Models of a High Porosity Rock)

研究岩体的变形和破坏有多种方法，例如FEM、DEM和FDEM等，粘合块体模型(BBM)是DEM的其中一种类型，可以用来模拟实验室规模和现场规模的岩石。然而，使用BBM对高孔隙率岩石(孔隙率>15%)进行的研究不多。这项研究的重点是使用两种不同的方法，为大规模的Texas Cream石灰岩试件生成一个二维27%孔隙率的BBM模型。第一种方法使用Neper软件，该软件使用块体尺寸分布、分布类型和圆度生成一个凸多边形块结构。为了达到27%的孔隙率，从该结构中去除了一些块体确保每个块至少有一个接触。第二种方法使用PFC的bimodal size distribution来生成圆球体，以达到初始12-15%的内在孔隙率；然后利用MATLAB中的算法将其转化为多边形结构，并去除额外的小块，将孔隙率提高到27%。当初始模型校准之后，可以了解不同块状和孔隙结构的岩石对BBM行为的影响。

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(5) 参数输入对非弹性块体BBM宏观行为的影响(Evaluating the Influence of Parameter Inputs on Macroscopic Behavior of Bonded Block Models with Inelastic Blocks)

粘结块体模型BBM通常用于模拟岩石的UCS和三轴试验。BBM需要输入参数来描述块体本身的变形(块体属性)以及块体与相邻块体的相互作用(接触属性)。构成BBM的块体可以是弹性的也可以是非弹性的，其中弹性块体只发生弹性变形，而非弹性块体既发生弹性变形，又可以屈服。非弹性块BBM的独特之处在于它能够模拟矿物颗粒的变形和断裂，使其能够模拟更广泛的岩石行为。以前的研究进行了接触性质和弹性块性质的变化对BBM整体行为的影响，但关于非弹性块特性的影响很少人进行研究。本项研究评估了300多组非弹性块输入参数，以确定它们对BBM宏观行为的影响。研究发现，在测试的数值范围内，非弹性块属性只影响BBM的峰值强度和峰值后行为(如脆性)。

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(6) 长壁墩柱测井中测量和模拟套管变形的比较(Comparison of Measured and Modeled Casing Deformations of a Test Well in a Longwall Abutment Pillar)

长壁墩柱中的页岩气井会受到长壁引起的地面运动的影响，其稳定性一直是采矿业和天然气行业的安全问题。为了了解长壁开采对长壁墩柱中气井稳定性的影响，在相邻两个长壁盘区之间的长壁墩柱中钻了一口测试井，用来测量两侧长壁后退时引起的套管变形。建立了一个FLAC3D模型来预测长壁引起的试验井套管的应力和变形。测量和数值模型都表明，套管的变形是由于沿明显的软弱岩石界面的相对位移造成的。结果显示FLAC3D模型能够以合理的精度预测套管变形的位置和大小。