急倾斜矿体充填法开采的地表沉陷特性研究

建筑物下开采资源时,必须对开采引起的地表沉陷及其对建筑物的影响进行评价,确保建筑物的安全。针对赵平房铁矿矿体的急倾斜特性,结合空场嗣后充填采矿方法,运用有限元分析软件进行数值模拟分析,获得了矿体开采、充填后地表的移动变形规律,以地表倾斜、曲率和水平变形为评价指标,研究了地表的沉陷特性。数值模拟结果显示,两步骤开采引起的地表竖直方向最大位移为0.37 m,倾斜、曲率和水平变形最大值分别为0.794 mm/m、0.0096mm/m2、0.710 mm/m,其值均远低于我国建筑物的保护等级标准。结果表明,赵平房铁矿矿体的充填开采对地表建筑物沉降安全的影响不明显。     

空场嗣后充填开采法矿房数值模拟分析与参数优化

本文针对近地表萤石矿房开采所导致的顶板及地表沉陷问题,建立了矿体开采摩尔库伦模型,通过数值分析对开采扰动对上覆岩层的影响进行了研究,得到了不同开采方案下顶板位移沉降值及应力分布,综合模拟结果进行分析,由于矿房开采宽度减小,出现应力集中现象,导致10m、8m、6m、4m矿房宽度开采方案顶板最大垂直应力基本呈递增趋势,结合位移分析结果可知,由于埋深较浅,及顶板悬露跨度大幅减少的原因,最终使得应力的小幅增长未对顶板沉降产生更大的影响,使得顶板沉降量与矿房宽度仍呈正比关系。在支护条件下,4m宽度方案开采推进至30m左右位置时,顶板及地表都会发生一定的沉降。     

某金属矿地下开采地表沉降影响分析

针对某金属矿向深部开采过程中遇到的地表沉降问题，通过建立该矿山全生命周期内矿体数值模型，研究随开采深度的增加，地表沉降对建(构)筑物和上覆岩层稳定性的影响。采用Midas数值模拟方法模拟矿体逐步开挖后，对地表沉降变形进行分析。研究结果表明，当矿体开采到-800 m中段时，在地表形成了近似圆形的沉降盆地，地表建(构)筑物的最大地表沉降量为16.77 mm，最大水平位移为-7.33 mm，地表最大倾斜为-0.041 mm/m，最大曲率为0.036×10^-3 mm/m²，最大水平变形为-0.052 mm/m。地表沉降及变形值均不超过“三下”采矿规范限值，并且矿山采用充填采矿有效控制了井下采动对岩体的移动，地表及建(构)筑物不会出现明显的沉陷问题，对于该矿深部开采对地表沉降影响分析有一定的参考价值。     

高速公路压覆矿体开采地表变形预测

为分析研究高速公路压覆矿体开采对高速公路的影响,采用概率积分法理论计算预测地表移动变形值,并利用3DMine、Midas、FLAC^3D等软件,对盘龙铅锌矿矿区高速公路的压覆矿体开采造成的地表移动变形进行数值模拟研究,综合分析理论计算与数值模拟结果,从而判断压覆矿体开采是否会使高速公路发生破坏。研究表明:地表发生最大沉降位移处位于6~10线开采中心正上方;数值模拟与理论计算得出的地表最大倾斜值、最大曲率值、最大水平变形值均满足规程要求,高速公路未发生破坏。     

金川二矿贫矿开采充填设计优化及数值分析

针对金川二矿区1 250 m水平以上贫矿开采充填进行了有关设计优化及数值模拟的研究,根据该矿区实际开采充填情况,设计了9个开采充填方案,采用FLAC2D对各方案进行了数值模拟,从各方案对采场的稳定性、地表的沉降、贫矿顶板及竖井地表位移的影响等方面进行分析,从而选出最佳方案;并对最佳开采充填方案与现行开采充填方案进行数值模拟,对模拟结果做对比分析,揭示了贫矿开采对地表沉降、采场应力及竖井工程的影响。     

程潮铁矿深部矿体分区开采方案优选研究

程潮铁矿一500 m中段矿体回采进入尾声﹐即将进入一570 m中段回采,针对一570 m中段矿体开采无法保证生产需求等问题,以程潮铁矿一57o m中段、一675 m中段矿体与围岩为研究对象,研究以不同开采方案开采矿体后对地表稳定性的影响﹐借助 MIDAS软件建立三维数值模型﹐并采用三维有限差分软件对不同开采方案下地表岩层移动进行仿真模拟分析与研究,基于数值模拟结果对采场应力分布进行分析,并提出稳定性建议。结果表明:程潮铁矿深部矿体开采对地表的影响主要在矿体正上方,地表沉降大小与距离塌陷坑的距离成反比,一570 m中段与一675 m中段的矿体以49线为分界设隔离矿柱,矿柱西侧充填东侧崩落开采时能达到地表稳定性与经济效益的动态平衡。     

缓倾斜矿体开采地表沉降模拟

为最大限度地开采地下矿体并保护地表构筑物的安全,以基本空场法开采的某个缓倾斜多金属矿床为工程实际,运用FLAC3D建立三维模型,结合后处理软件TECPLOT进行地表沉降规律模拟研究,并根据模拟结果绘制地表沉降曲线图。研究结果表明：沉降等值线基本遵循塌沉形态分布;采空区上方地表下沉最大,同一方向上越远离中心下沉值越小。地表最大沉降位移为120.9 mm,地表村庄除杨家村最大沉降值为24 mm处于危险圈定范围内,其他地表构筑物均处于开采损害范围之外;模拟沉降计算结果为地下矿体开采和地表村庄构筑物影响研究提供一定的理论依据,具有重要的现实意义。     

程潮铁矿深部矿体联合开采地表沉降规律研究

程潮铁矿选厂位于该铁矿深部矿体之上,采用2种采矿方法联合开采-430~-500 m阶段矿体时会引起选厂区域地表沉降。应用数值分析相关理论,建立采矿模型,采用FLAC3D有限差分法软件对开挖进行数值模拟,根据模拟结果分析地表沉降规律,从而预测是否要搬迁地表选厂,并根据不同情况提出相应的预防措施。结果反映地表选厂区域受地下开采沉降较大,影响选厂正常生产及选矿车间构建筑物的安全,且选场区域沉降与开采深部矿体间水平距离呈现一般规律,因此建议搬迁选厂。     

矿体开采对地表的影响预测及技术防范措施

为了保证矿体的安全开采,采用有限差分程序FLAC3D模拟桂家冲铁(铜)矿矿体开采对地表的影响,计算了矿体开采过程中不同区域的地表及建筑物的变形量,并参照我国评判建筑物破坏等级的标准进行评判。模拟结果表明:岩层移动是一个自下而上传递的动态过程。采取合理的采矿方法才是控制地表沉降、防止地面建筑物变形和破坏的有效途径,同时提出了相应的开采工艺和建筑结构的技术防范措施。     

极分散深部矿体开采对地表及建构筑物的影响分析

地下矿山大规模开采会对周围岩体造成扰动,会出现围岩的变形、开裂或者移动,逐渐对地表及其建构筑物造成威胁。以张家岭整合矿区深部大规模开采对地表及其建构筑物的稳定性影响为研究背景,通过辨识得到张家岭整合矿区影响范围内主要建构筑物的保护等级,进而分析影响地表变形的主要因素,结合实际工程地质条件,采用数值模拟方法,利用3Dmine-FLAC_3^D联合建模分析方法,对张家岭整合矿区深部矿体一期及二期开采后,地表变形及地表构建筑物稳定性进行分析。计算结果表明：一期开采地表移动变形较小,随着二期开采的展开,地表最大竖直位移及最大水平位移逐步增大,其中地表最大沉降为10mm;分析在深部开采结束后, G206国道、尾矿库、竖井、村落、诸河流的地表倾斜、地表曲率及地表水平变形值均满足相关规范要求,因此得出张家岭矿区地下开采对该区域的地表变形影响较弱。     

大红山矿区开采沉陷预计的MapGIS方法

为有效预计矿山开采过程中地表产生的沉陷变形,以大红山铁矿为例,在现场工程地质勘查和变形监测数据收集的基础上,首先根据矿区钻孔数据（钻孔深度、孔口高程、地下水位深度、地层岩性、地层结构及厚度以及地层时代）建立了基础地质数据库;其次分别对地形坡度、地质构造、岩性条件、植被覆盖率、降雨等级、开采面积及深度等开采沉陷影响因素进行了权重赋值;然后根据水平、垂直、曲率变形值,将该矿区地表建筑物受损等级划分为4级,并对各危险等级的处理方法进行了分析;最后基于矿区基础地质数据,采用MapGIS软件构建了矿区开采沉陷预计模型,并对矿区开采沉陷危险性区域进行了划分。研究结果表明：①开采面积及深度的权重值为0.45,可见矿山开采沉陷受该因素的影响最大;②2#矿体地表最大沉降值为431.1 mm,最大水平移动值为125 mm,最大倾斜值为4.95 mm,预计结果与实测值基本吻合;③2#矿体对应的地表沉陷危险等级为Ⅳ级,区内建筑物可能发生结构损坏,需及时采取防范措施。     

急倾斜矿体不同开采时序对上覆岩体变形的影响

通过对露天转地下急倾斜矿体不同开采时序关系的数值模拟分析,得出从下至上顺序开采产生的位移量和破坏范围明显小于从上到下顺序开采,其中地表最大沉降与位移减小了20%以上。深部坡外区矿体开采产生的岩体移动方向与露天边坡滑移方向相反,减小了露天边坡滑移量,增大了山体滑坡的概率。因此,加强了矿山开采分区方案的优化设计。     

白象山铁矿河床下开采地表沉降数值模拟分析

针对设计采用嗣后充填采矿法的白象山铁矿的主矿体位于青山河床下的状况,为了保障矿山安全生产,采用数值模拟方法,对矿体、围岩及断层进行建模,对断层采用岩体弱化的方法建立模型,对于重点研究的地表和对结果有影响的断层进行细化网格的划分,并依据设计的连续倾斜进路尾砂充填法对模型进行开采与充填,分析地表沉降情况。通过计算分析,确定了位于地表河流中部即横坐标为400 m处的最大沉降值0.23 m。根据模拟结果,提出了对存在安全隐患的断层注浆加固的处理方法。经过再次运算得出最大沉降值减小到0.15 m,研究结果验证了采矿方法的安全可行性与注浆加固方法的安全有效性。     

基于岩层移动理论的急倾斜煤层采后地表移动变形规律研究

为了探究急倾斜煤层开采对地表沉陷的影响,以及进一步保护地表构(建)筑物,采用理论分析和数值模拟计算方法对急倾斜煤层开采后地表沉陷规律进行了系统研究。利用新修正后的概率积分法进行开采区域二重积分,得到了急倾斜煤层采空区上方地表沉陷的理论计算公式,对急倾斜煤层倾角及埋深对地表沉陷影响进行了分析,同时通过FLAC软件对急倾斜煤层上覆岩层的运移规律进行了数值模拟分析。结果表明:(1)对于急倾斜煤层,当倾角相对较小时,地表最大沉降量较大,且地表下沉曲线呈现非对称特性,随着煤层倾角增大,地表最大下沉量逐渐减小,下沉曲线由非对称性逐渐向对称性转化,当倾角为90°时,下沉曲线完全对称。(2)当急倾斜煤层采深较小时,地表最大沉降值较大,但影响范围较小。随着煤层采深增大,地表沉降值逐渐减小,但影响范围增大。     

三山岛北部海域金矿大规模海下开采地表岩移预测分析

三山岛北部海域金矿赋存于海平面下,设计生产能力达到12 000t/d,水下开采技术难度大,若矿体开采强度过高、顶柱隔离层保留不足,将可能造成海床沉降变形,引发海水倒灌的风险。根据矿床开采技术条件,在获取有限岩石力学参数条件下,本次采用软件模拟分析了海下矿床上向充填法开采条件下的地表岩移特征。研究结果表明,地表沉降变形最大值分布于矿体上盘区域,随着开采由深部逐渐转入浅部区域,地表沉降变形不断增大,研究建议留设160m顶柱,能够保证海下矿体安全开采。     

草原区近地表矿体下行式连续开采技术研究

为探索草原区近地表矿体开采方案,尽量减少其对草原环境的破坏,同时达到矿体安全高效开采的目的,以乌兰矿近地表矿体为研究对象,研究上部及下部中段不同的开采方案,并分析开采对地表位移的影响.研究结果表明:上部中段采用高端壁空场嗣后充填采矿法,下部中段采用中深孔与大直径深孔相结合的空场嗣后充填采矿法,利用尾砂对采空区进行充填,可以总体实现矿体的下行连续开采,有效控制地表塌陷区范围,达到保护草原区环境要求的同时,实现近地表矿体的快速、低成本开采.草原区近地表矿体开采技术的研发及现场应用,可为地表受限开采环境下同类矿体的绿色高效开采技术提供借鉴.     

复杂地质条件下两种采矿方法共同开采时地表变形规律研究

采用相似模拟实验、数值模拟和现场测试相结合的方法对程潮铁矿无底柱分段崩落法和充填法共同开采时的地表变形情况进行了研究,同时利用地压在线监测系统进行应力测试,确保保安矿柱回收的顺利进行。结果表明,地表最大沉降值为54 mm,基本保证地表的稳定性;垂直矿体走向方向地表的垂直位移值与开采中心的距离正相关,水平位移值则以开采中心呈现中心反对称。随距开采中心距离增大,矿区地表垂直位移和水平位移绝对值逐渐减小。该研究可为程潮铁矿井下矿体共同开采提供参考。     

巨厚含水松散层下开采地表移动变形规律研究

巨厚含水松散层复杂地质采矿条件下开采地表移动变形规律存在一定的特殊性。为了研究巨厚含水松散层下开采地表移动变形规律,明确巨厚含水松散层对地表移动变形影响,以菏泽矿区为研究区域,在分析某矿1308工作面地表移动变形实测数据的基础上,采用FLAC^3D数值模拟软件,流固耦合计算模拟了巨厚含水松散层下开采地表移动变形,分别制定了动态固结沉降方案、无含水层方案、含水层位置方案,量化计算了巨厚含水松散层渗流固结沉降量占比,总结了巨厚含水松散层渗流固结沉降动态规律,对比分析了有无含水层情况下煤层开采地表移动变形差异,研究了松散层内含水层位置对地表移动变形的影响。研究结果表明：某矿巨厚含水松散层采矿条件下受采动引起的渗流固结沉降占地表总下沉量的8.5%;随工作面推进,开挖变形和渗流固结沉降增量的变化可划分为同步增长期、动态变化期、同步减缓期3个阶段。巨厚松散层内含水层受采动影响产生的疏水渗流固结现象会导致地表移动变形增大、地表移动影响范围扩大,但最大曲率和最大水平变形的减小说明下沉盆地的整体形状更为平缓。地表变形参数与巨厚松散层内含水层位置之间存在相关性,通过相关性分析,建立了地...     

抚顺西露天矿地下开采诱发地表移动变形规律

为研究抚顺西露天矿地下充填开采诱发的地表移动变形规律,采用有限元方法开展数值模拟研究,分析不同采区开挖充填后对地表移动变形规律的影响,得出开采后地表沉降与水平位移值,并计算相应变形值,预测出移动角及地表移动变形影响范围。结果表明:随着采区的不断开采,地表沉降、水平位移以及倾斜变形、曲率、水平变形均不断增大,开采影响范围也逐渐增大,境界线最终确定在N1400左右,即在露天坑内,周围建筑物不会受到影响。     

矸石充填开采地表沉陷动态预报模型比较研究

以济宁花园煤矿1316工作面中央的B24点为例,运用时间序列、灰色系统理论及卡尔曼滤波3种模型分别对该点地表沉降值进行模拟及预报,并对3种数学模型的自适应性及模拟预报结果进行分析,探讨研究模型的模拟及预报的最大偏差表象是否可以反演矸石充填后特殊的地表沉降过程。对于完善充填开采引起的地表移动规律具有参考意义,对安全开采设计和地面建(构)筑物保护具有实用价值。