工程实践中通常利用以有限元为代表的数值计算方法研究影响矿山生产安全的流、固、电、磁等各类地质现象。一方面,有限元计算的效率以及精度主要取决于网格单元;另一方面,诸多人工操作充斥网格生成过程中,限制了有限元计算在复杂工程问题中的应用。作为有限元计算前处理的关键步骤,网格生成方法一直是相关研究领域的难点与热点问题。本文结合Delaunay细化算法、前沿推进算法、网格优化技术以及先验知识的内容,针对有限元计算前处理过程中的非结构化网格生成方法及其在矿山工程领域的应用进行研究。具体研究内容如下:(1)提出了自适应平面网格生成方法。耦合Delaunay细化与前沿推进算法,改善初始网格的尺寸以及单元质量,每次迭代首先基于二维前沿推进算法生成局部最优点,然后利用Delaunay细化算法维护边界一致性,最后基于二维约束Delaunay准则重构局部网格;分析了算法的收敛性与复杂度。提出了基于节点移动的网格优化方法,以提高网格质量。基于输入线性模型的先验特征,提出了二维尺寸函数计算方法,控制平面网格生成过程中单元疏密分布。(2)提出了自适应曲面网格生成方法。在曲面上生成初始采样点以及Delaunay四面体化,获取一类特殊的三角形作为初始面网格,改善面网格的单元尺寸、拓扑关系以及单元质量,每次迭代生成一个采样点,基于Delaunay准则重构局部网格;分析了算法的收敛性与复杂度。基于输入曲面模型的先验特征,提出了三维尺寸函数定义方法,控制曲面网格生成过程中单元疏密分布。(3)提出了自适应体网格生成方法。曲面网格生成后得到的采样点Delaunay四面体化,耦合Delaunay细化与前沿推进算法,改善初始体网格的尺寸以及单元质量,每次迭代首先基于三维前沿推进算法思想生成局部最优点,然后利用Delaunay细化算法维护边界一致性,最终基于三维约束Delaunay准则重构局部网格;分析了算法的收敛性与复杂度。提出了基于节点插入与节点移动的网格优化方法,细化薄单元并提高网格质量。能与提出的三维尺寸函数定义方法结合,生成疏密分布符合输入模型先验特征的体网格。(4)将上述网格生成方法应用于面向矿山工程的数值计算中。通过钻孔数据建立地层模型,计算含水层的水压分布情况,表明了前文网格生成方法满足实际数值计算的需求;此外借助数据分析方法建立的突水量信息与突水系数、单位涌水量之间的函数关系,还可以实现对工作面回采过程中底板突水危险性预测。通过模拟平面热稳态分布,将前文提出的网格生成方法应用于自适应数值计算过程中,表明了提出的网格生成方法适用于自适应数值计算的需求。基于前文曲面网格生成方法,研究了模型优化技术,能优化模型表面网格的单元质量,从而改善后续体网格生成与数值计算的效率和准确度。针对海量非结构化网格,提出了一种基于值域法的等值线/等值面构造方法,能显著降低等值构造过程中遍历网格的数量。