赞比亚巴鲁巴矿采空区调查及安全隔离层厚度研究

为科学合理地确定巴鲁巴矿地下转露天开采工程采空区安全隔离层厚度,在采空区调查和钻孔勘察资料研究的基础上,建立了矿区近地表采空区及残留矿体三维模型,并初步分析了矿山近地表采空区塌陷及围岩破坏情况。采用理论计算和数值模拟手段,对采空区安全隔离层厚度进行了研究分析。分析结果表明,矿区跨度在15 m及以上的采空区已全部发生塌陷;采空区跨度在10～15 m时,安全隔离层最优厚度为24 m;采空区跨度在10 m以内时,安全隔离层最优厚度为16 m。研究结果为巴鲁巴矿采空区探测与治理设计提供了技术支持。     

某铅锌矿井下采空区对地表沉降的影响分析

为了评估某铅锌矿山井下采空区对地表沉降的影响情况,通过理论分析与数值计算方法,将采空区对地表沉降影响进行了数值模拟与分析,得到了地表可能发生沉降的范围与尺度。研究结果表明:模拟结果与地表实际塌陷位置在整体方位上具有相似性,为采空区治理与地表沉降监测提供了参考。     

衡山石膏矿老采空区地表沉陷的 ANFIS 预测

采用FLAC3D对已塌陷的衡山县石膏矿的地表沉陷进行了模拟,对该矿不同采场结构参数的采空区地表沉陷进行了模拟,分析了影响采空区地表沉陷的因素;建立了采空区地表沉陷预测的ANFIS模型,分析了其拟合性能和预测性能,对衡山某石膏矿的采空区地表沉陷进行了预测,同时还对其进行了实测.研究结果表明:FLAC3D对已塌陷的衡山县石膏矿地表沉陷的模拟精度达到97％以上;在矿岩力学参数不变的条件下,矿柱跨度、矿房跨度及采空区高度是影响采空区地表沉陷的关键因素;所建立的采空区地表沉陷预测的ANFIS模型的拟合精度和预测精度分别达96％和97％以上;采用该模型预测的衡山某石膏矿的采空区地表沉陷值与实测结果吻合良好;矿房跨度为10,矿柱跨度为4m是该地区石膏矿最合理的采场结构参数.     

云南昭通市铅锌矿古采空区塌陷地质灾害治理

云南昭通市铅锌矿开采过程中,受井下采空区影响,矿区山体坡面出现多处塌陷及裂缝,严重威胁矿山安全生产及下游城镇安全.为解决矿山所面临的山体崩塌等安全问题,通过地球物理探测得到井下采空区分布情况,采用弹塑性有限元软件分析采空区及山体稳定性状况,制定以充填法为主、封闭为辅的空区治理方法,消除井下采空区对地表山体稳定性的影响,消除地质灾害进一步发展的安全隐患.     

某金矿浅部老采空区活化对竖井变形的影响

山东某金矿浅部山体塌陷与地表移动变形严重影响了竖井正常提升与井下安全生产。故采用地球物理勘探、钻探及洞穴激光扫描方法对该矿老采空区的赋存情况进行了验证探测,发现矿区浅部留有大量的老采空区,认为浅部矿体的重复采动引起老采空区活化,是导致山体塌陷、地表移动及竖井变形的根本原因。在上述分析的基础上,应用概率积分法分析老采空区全部活化与深部开采对竖井变形的影响,为该矿竖井安全运营及老采空区治理提供了可靠依据。     

金属矿空区冒落诱发地表塌陷范围的计算模型探讨

从采空区冒落过程入手, 建立了采空区冒落诱发地表塌陷范围的计算方法。研究发现, 地表的初始陷落是采空区剩余空间的突然上移, 在重力场作用下, 采空区冒透地表时对应的冒落等价椭圆中心在地表的投影位置, 可作为地表塌陷坑中心的期望位置; 而塌陷坑的尺度可根据采空区冒透地表时的剩余空间体积进行估算。该方法在小汪沟铁矿的应用结果表明, 本文建立的地表初始塌陷位置估算式与实际误差不超过5%, 该方法可用于估测地表塌陷的时间与空间, 为地表陷落灾害的安全经济防治提供依据。     

采空区埋地油气管道变形监测及稳定性分析

采用自行研发的"管道-地质体一体化"锚固式多点位移计,对埋地油气管道经过的采空区的顶板不同深度的岩层位移情况进行实时、连续监测,建立"管道-地质体一体化"的三维计算模型,对采空区影响下的管道位移和应力变化规律进行了分析。结论如下:采空区顶板岩层损伤呈现出一定的时空差异性,离层现象较为明显;在时间上,岩体的损伤破坏经历了"稳定—失衡—再稳定"的过程;在管道轴向上,采空区影响地表形成的塌陷形状为凹型盆状,地表下沉最大值恰位于采空区中心;在走向方向,山体倾向压力与采空区竖向沉降的耦合效应使采空区两侧的位移呈现出哑铃状分布,并且呈现出上小下大的特点,水平移动的最大值并不位于采空区中心,而是偏向山体部位。     

地下采矿引起山体滑坡发展过程数值模拟研究

为了研究地下采矿引起山体滑坡发展过程,以某金属矿山地下开采引起的山体滑坡为研究背景,模拟了井下矿体的开采过程,重现了山体变形滑坡,并由数值模拟结果预测了今后山体滑坡发展过程。结果表明: 竖直方向和水平方向位移表明山体目前处于滑坡阶段,与矿山现场实际情况相符,验证了数值模拟结果的可靠性; 随着矿体开采水平向深部发展,竖直方向位移逐渐增大,在整个地表竖直方向位移发展过程中存在3个突变点; 地表产生滑坡至地表塌陷过程有4个发展阶段,分别为岩层变形初期、地表出现滑坡、地表出现陷落孔洞和地表塌陷; 采用充填体材料对开采后的采空区进行充填后,能有效控制上覆岩层变形,预防了岩层变形,进一步控制了地表滑坡的形成与发展。研究成果可为矿山安全生产提供参考。     

皇华沸石矿采空区稳定性评价及防治

针对非煤矿山采空区稳定性的问题,以皇华沸石矿采矿区为研究对象,运用三维激光扫描测量分析采空区矿柱、顶板、空区之间的关系。通过对采空区剩余变形估算,确定采空区影响范围,进一步分析采空区稳定性的影响因素为采空区岩体质量和空区自身参数;基于摩尔-库伦准则计算顶板的抗拉强度和柱体抗压强度,分析确定矿柱和顶板均处于安全稳定的状态。由于目前采空区范围已出现地面塌陷及地裂缝,进而对采空区采取封堵和爆破处理的防治措施。     

基于CDEM的采空区稳定性及临界顶板厚度分析

地下隐伏采空区易导致地表塌陷等问题发生,采空区的顶板稳定性关乎到露天开采的安全,确定采空区临界顶板厚度对采空区安全评价具有重要意义。采空区临界顶板厚度的影响因素复杂,与采空区的几何参数及岩体物理力学参数等多种因素相关。通过量纲分析建立无量纲表达式,得到影响临界顶板厚度的无量纲参数。在此基础上,借助CDEM数值计算方法建立数值模型并进行计算分析。建立了二维采空区数值模型,通过改变采空区的几何参数及岩体物理力学参数,计算采空区顶板的安全系数,研究以上因素对采空区稳定性的影响规律,识别影响顶板安全系数的主要影响因素。建立了采空区二维模型和三维模型的计算模型,得到了无量纲表达式中无量纲临界高度与无量纲强度间的关系,采用指数函数进行拟合得到响应的关系表达式。研究表明：弹性模量、泊松比对临界顶板厚度影响不大,采空区高度对临界顶板厚度无影响;黏聚力对采空区安全系数影响最大,采空区跨度、岩体内摩擦角、岩体密度次之;采空区无量纲高度与无量纲强度之间存在指数衰减关系。     

湖南某金属矿山地下采空区稳定性分析及其影响

湖南某金属矿山长期存在的采空区给地表居民带来巨大的安全隐患。通过建立该矿山地下采空区数值模拟计算模型,采用自编接口程序绘制了模型相关剖面位移等值线等图,进而对该采空区对地面沉降的影响进行分析研究。结果表明,采空区顶板的变形对地表有较显著的影响,必须立即进行处理。最后提出合理的采空区治理措施,保障后续开采工作顺利、安全地进行。     

下伏复杂空区山体斜坡滑塌形成机理与数值模拟研究

以某金属矿山山体斜坡滑塌为研究背景,分析了矿山滑坡地质灾害产生过程及形成机理,并采用数值模拟方法模拟了山体斜坡潜在滑弧面与斜坡发生的位移。结果表明,山体斜坡滑塌主要由三个阶段构成:山体地表塌陷裂缝形成阶段、山体地表塌陷裂缝扩展阶段和山体斜坡滑塌阶段,并分析了每个阶段形成与发展机理; 岩层结构面产状对山体斜坡稳定性有重要影响,它加速了塌陷坑的扩展; 斜坡原始状态安全系数为1.23,大于许用安全系数,原始状态斜坡处于稳定状态,在井下矿体开采影响下,山体斜坡沿着潜在滑弧面形成上牵引式-下推移式复合形式的山体滑坡。数值模拟得到的潜在滑弧面与机理分析的滑弧面基本一致,验证了机理分析的准确性。滑坡体水平方向长度为243 m,垂直方向深度为128 m,斜坡坡脚处最大位移为4.0 m,整体斜坡滑塌基本沿着分析得到的潜在滑弧面发生滑坡。研究结果可为矿山地质灾害治理设计提供参考。     

湖南某金属矿山地下采空区稳定性分析及其对地表稳定性的影响研究

长期存在的采空区给地表居民带来巨大的安全隐患。本文建立了湖南某金属矿山地下采空区数值模拟计算模型,并采用自编接口程序绘制了模型相关剖面位移等值线等图,进而对该采空区对地面沉降的影响进行了分析研究。结果表明,采空区顶板的变形对地表有较显著的影响,必须立即进行处理。最后还提出了合理的采空区处理措施,以保障后续开采工作顺利、安全地进行。     

某矿山古采空区塌陷地质灾害治理技术研究

云南昭通市铅锌矿开采过程中,受井下采空区影响,矿区山体坡面出现多处塌陷及裂缝,严重威胁矿山安全生产及下游城镇安全。为解决矿山所面临的山体崩塌等安全问题,通过地球物理探测得到了井下采空区分布情况,采用二、三维弹塑性有限元软件分析了采空区及山体稳定性状况,制定了以充填法为主、封闭为辅的空区治理方法,消除了井下采空区对地表山体稳定性的影响,消除了地质灾害进一步发展所造成的安全隐患,保障了矿山生产安全、维护了人民生命财产安全。     

皇华镇沸石矿采空区稳定性评价及防治

针对非煤矿山采空区稳定性的问题，以皇华沸石矿采矿区为研究对象，运用三维激光扫描测量分析采空区矿柱、顶板、空区之间的关系。通过对采空区剩余变形估算，确定采空区影响范围，进一步分析采空区稳定性的影响因素为采空区岩体质量和空区自身参数；基于摩尔—库伦准则计算顶板的抗拉强度和柱体抗压强度，分析确定矿柱和顶板均处于安全稳定的状态。由于目前采空区范围已出现地面塌陷及地裂缝，进而对采空区采取封堵洞口和爆破处理的防治措施。     

局部充填法控制顶板在沙坪煤矿综采工作面的应用

为了防止沙坪煤矿18204综采工作面对应地表建筑物受采空区塌陷拉动影响,避免工作面在推进过程中对地表建筑物造成破坏,提出了采用混凝土充填法的办法,对采空区顶板进行支护。根据18204工作面上覆岩层情况,并结合18204工作面实际条件,针对该工作面开后采空区对地表拉动的影响范围进行计算,从而对18204工作面采空区的充填范围进行圈定,以此作为充填法支护顶板范围的依据。结果表明:18204综采工作面采空区充填后,顶板未出现破碎冒落等情况,支护效果较好,地表建筑物未遭到破坏,保证了工作面的正常推进和地表安全。     

北洺河铁矿开采深度与地表岩移时空演变规律研究

北洺河铁矿因地下开采引起地表发生大规模塌陷,且随着开采深度不断下移,地表塌陷范围逐步扩大,严重威胁地表构筑物及南侧北洺河河道的安全.为保障地下开采的安全及地表岩移的有效控制,基于矿山各生产水平平面图矿岩分布,利用三维建模软件 Rhino建立符合矿山实际的精细数值模型,然后将该模型导入 FLAC３D 中在自重应力和采动应力作用下进行有限差分计算.通过模拟矿体的逐次开采,研究开采深度与地表岩移的时空演变规律,预测不同开采深度对应的地表岩移范围,并通过对比北洺河铁矿地表岩移现状,确定深部开采引起的地表岩移范围.结果显示,随开采深度的增加,地表岩移可分为续平稳、缓慢增加与显著增加３个阶段;当开采至－１４０ m 水平时,地表发生塌陷的可能性较大;开采至－２３０ m 水平时,地表岩移范围已基本到达北洺河河道北岸,对河道的影响颇大,现阶段宜采取一定的地表岩移控制措施以保障河道的安全.     

昭通铅锌矿采空区稳定性FLAC3D数值模拟研究

昭通铅锌矿古采空区达60多万m3,空区形态复杂.由于古采空区未得到处理且矿区民采泛滥,矿区主矿体I号矿带空区多次发生垮塌,并引发地表塌陷、山体开裂和井下采场垮塌等现象.采用FLAC如快速拉格朗日差分分析方法对采空区稳定性进行了数值模拟,数值模拟结果表明,采空区顶板发生向下位移,围岩位移剧烈,引起地表变形大;采空区顶板处出现明显的竖直应力集中和水平应立集中,采空区周围塑性区延伸至地表.     

基于距离判别法的采空区塌陷预测研究

将距离判别法理论应用到采空区塌陷的预测中,建立了采空区塌陷预测的距离判别模型。选取覆盖层类型、覆盖层厚度、地质构造复杂程度、煤层倾角、采空区体积率、采空区距地表的垂直深度、采空区空间叠置层数等7个影响因子作为采空区塌陷预测的距离判别模型的判别因子,以某矿区采空区实测数据中选择18组数据作为训练样本,建立了采空区塌陷的距离判别函数,利用该函数对训练样本回判,其误判率为零,对另外7组预测样本逐一进行了判别分析。研究结果表明:距离判别法判别性能良好,判别准确度高,计算过程简单,可操作性强,因此该法是采空区塌陷预测中的一种非常有效的方法。     

大同鹊山精煤公司家属楼采空区治理工程设计与施工

大同市鹊山精煤有限责任公司家属楼采空区治理区内建有12栋砖混结构房屋及其它附属建筑物,由于开采煤层形成的大面积采空区以及星罗密布的巷道影响,导致地表建筑物裂缝,地面塌陷.通过分析采空区情况,对采空区变形进行了计算和对区域内覆岩的稳定性做了评价,设计和确定了采空区治理工程施工方案,成功地完成了采空区治理任务.