风景名胜区下铜矿开采地表沉降安全影响研究

针对地下开采引起的地表沉降问题，结合凤凰山铜矿开采历史及现状，为保障矿区地表凤凰山风景名胜区及建构筑物安全，通过理论计算和数值模拟分析，对凤凰山铜矿充填法开采过程中产生的地表沉降进行综合分析。根据“三带”理论，计算得出了凤凰山铜矿深部开采过程中采空区冒落最大影响高度。利用 FLAC3D软件，对矿山历史和未来开采全过程进行了模拟，得出了矿山开采结束后地表垂直位移和水平位移值。根据提取的位移数据和变形计算公式，计算得出了地表风景区建构筑物附近的倾斜、曲率和水平变形值均在相关规范允许值范围之内，可以保障地表风景区和建构筑物安全，为矿山生产和风景区建设安全提供了理论依据。     

某铁矿地下开采对地表建(构)筑物的安全影响研究

为合理留设某铁矿隔水护顶矿柱,科学预测矿山地下开采对村庄、道路等建(构)筑物的安全影响,防止开采活动造成地表水漏失和建(构)筑物破坏,根据矿山地质和设计资料,采用3种不同理论计算方法对矿山隔水护顶矿柱厚度进行了计算,确定了隔水护顶矿柱的安全厚度。利用数值模拟软件对矿山不同阶段的开采过程进行了模拟,分析和总结了地表沉降值、沉降中心位置及地表变形的变化规律,明确了矿山地下开采过程中地表需重点监测和防范的区域。在数值模拟得到的位移数据基础上,通过理论公式计算,得出了矿区地表最大倾斜、曲率和水平变形值分别为1.72 mm/m、0.16×10~(-3) m~(-1)和0.71 mm/m,小于地表建(构)筑物保护等级对应的允许变形值。研究结果表明,在留设合理的隔水护顶矿柱并按设计要求进行开采的基础上,矿山开采引起的地表变形不会对地表建(构)筑物安全造成威胁,为矿山建设和生产安全提供了理论依据。     

某石膏矿地下开采诱发的地表沉降分析

某石膏矿采用竖井开拓、房柱法开采,开采区段内形成大面积采空区,部分采空区已发生塌陷。为科学规划井下开采和保障矿山安全生产,采用理论分析与数值模拟计算方法,得出矿山地下开采诱发的“三带”高度为179.42 m,地表沉降最大值理论计算为1.43 m,数值模拟所得地表最大位移为1.36 m,出现在10#和14#盘区所对应的地表位置。矿山1#,3#,4#和5#,10#和14#盘区所对应地面已塌陷区内实测最大塌陷深度分别为1.74,1.72,1.78和1.79 m,均大于理论计算值和数值模拟值,得出上述盘区所对应的采空区上覆岩层均已连续塌陷变形,下沉直至地表,其他采空区所对应上覆岩层尚未完全塌陷变形的结论,为矿山后续的安全生产提供了科学指导。     

马城矿多中段叠加开采对上覆岩体移动与变形的影响

地下矿产开采过程中诱发的上部岩体移动将严重影响生产安全,主要原因是大规模的地下开采引起围岩移动,破坏了围岩原有的力学平衡状态,造成应力重分布,岩石移动逐渐波及到地表,引起了地表变形。为了研究多中段叠加开采对上覆岩体移动与变形的影响,以马城矿工程为例,运用MIDAS,FLAC3D等数值模拟方法模拟不同开采中段条件下地表移动与变形特点,得出各阶段沉降与水平位移值,计算相应变形值,简要介绍了地下开采引起的地表移动变形5项指标对地表建筑物的影响。研究表明:最终地表移动变形是多次重复开采扰动的叠加作用,并根据国家标准界定出移动角,从而为同类矿山的开采设计提供了科学依据。     

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。     

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。     

铜陵金口岭铜矿“三下”开采地表变形研究

通过FLAC~(3D)数值软件模拟矿山回采活动,研究铜陵金口岭铜矿开采引起的地表变形对地表构筑物的影响。模拟结果表明:地表最大沉降值为1.16 mm,地表最大水平位移为0.41mm,符合《有色金属采矿设计规范》的地表变形允许限值要求,不影响地表建筑物的安全。     

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。     

尾砂胶结充填法对地表建筑设施稳定性影响分析

采用大型有限元模拟软件对矿山开采充填过程进行三维仿真模拟计算,数值模拟结果与现场实测数据基本相符,其地表变形的主要技术指标小于建筑物Ⅰ级变形的要求,证明采用尾砂胶结充填采矿法开采后造成的地表位移对地面建筑设施影响不大,可以保证地表建筑设施的稳定性。     

矿山地下开采对地表铁路安全影响分析

以某铁矿为研究对象,运用类比法和数值模拟的方法,针对矿区地下开采对地表铁路的安全运营影响进行了分析。确定了矿山上下盘及端部岩石移动角,获得了矿山各中段的开采边界。三维数值模拟计算结果表明,矿体开采后引起的地表变形值小于保护等级为I级的建筑物允许变形值,满足要求。     

地下铁矿扩界开采地表影响范围计算

矿山开采过程中往往会形成一定的空区造成地表的沉陷。为确保矿山的安全生产并提供地表影响范围计算的科学依据,针对某铁矿采用胶结充填法采矿需进行扩界开采的工程实际,将该矿的地表影响范围运用概率积分法和FLAC3D数值模拟软件进行预测。在已知该矿9条勘探线矿体形状的基础上,取地表沉陷数值为参考标准计算出地表最大变形区域;以FLAC^3D建立矿山的仿真模型,真实反映矿区的三维地理、地质信息和各地层材料的内在属性,模拟开挖过程中地表变形的动态发展,最终确定地表变形等值线图。由此得出矿区开采中心部位沉降值为18 mm,生产企业周围沉降值cm级以下,居民住房位于2 mm沉降圈以外,扩界开采带来的影响较小。地表监测数据进一步佐证了上述计算的准确性,扩界开采地表沉降范围计算可以指导矿山生产保证安全,有长远的意义。     

条带开采矸石充填控制变形的数值模拟研究

针对煤矸石地表堆积对人类生存环境带来的威胁与危害,依据绿色开采中条带充填控制开采沉陷的思路,采用大型数值模拟软件FLAC,研究了条带开采矸石井下充填控制变形作用,对比分析了有充填和无充填条件下的煤柱垂直位移、水平位移以及地表下沉量,得出了一系列有价值的结论。结果表明,实施条带充填开采可减小煤柱变形,有效控制上覆岩层变形和地表下沉。     

数值法分析上向多阶段充填开采的地表变形演化规律

以张庄铁矿充填法开采矿山为研究对象,运用FALC3D软件对采矿过程进行分析模拟,以数值计算结果的应力变化、位移变化以及地表沉降情况,总结多阶段充填法开采的演化规律,得出随着采矿施工的进行,充填体一定程度上限制了采场的进一步变形和破坏,位移随着采矿的逐步进行而逐渐加大,上盘区域位移量明显大于下盘区域位移量的演化规律。     

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。     

某铁矿井下开采岩移对地表铁路的影响分析

铁路紧邻某铁矿地表矿区东侧穿过,距离矿区采矿权边界约161 m。为论证地下开采岩移对地表铁路的影响,建立了矿山开采三维数值分析力学模型和地表变形数值模型,根据浅孔留矿全面法和浅孔房柱采矿法的特点及矿山下行式和后退式的回采顺序,采用有限差分程序,以自重应力场为主,计算分析了矿山开采扰动下的采场与围岩地压活动规律、地表变形规律及对地表铁路的影响。由地表铁路所在处的倾斜值、曲率值和水平变形值,验证了井下开采岩移对地表铁路的影响符合设计规范要求,为矿山安全开采提供了依据。     

空场嗣后充填法采充顺序对地表变形影响研究

采空区充填是预防矿山地下开采导致地表变形、开裂以及建(构)筑物损坏的主要途径,但开采和充填过程中覆岩移动依然存在,不同的采充顺序对地表影响也存在差异,因此,研究确定合理的采充顺序十分重要。以某大型铜镍矿地下开采为研究对象,根据矿体、覆岩岩层及地表第四系空间位置关系,结合矿体开采方案,采用数值模拟方法分析了矿山3种不同采充顺序下覆岩移动与地表变形影响情况,结果表明:随着开采深度增加采充顺序带来的地表变形差异性减小,研究的对象距地表291m时矿体不同采充顺序产生的地表变形位移值差异约为6%;采充顺序对覆岩形成"移动拱"的影响最为突出,主要体现在"移动拱"范围和位移大小上,是评判开采顺序影响的重要研究内容。     

煤层顶板破断机理研究

应用东北大学自行研究开发的岩石破裂过程分析系统(SFPA^20)，对开采浅埋煤层引起的覆岩顶板破断动态过程进行了数值模拟研究，得出了分步开挖的覆岩弹模与剪应力分布图、地表下沉位移图和煤层顶板应力分布图。通过对模拟结果的分析，揭示了浅煤层开采过程中覆岩破坏的冒落带、裂隙带、弯曲带及矿压分布、地表变形的基本规律。实例模拟得出的地表下沉值与实际观测结果基本吻合。     

琅琊山铜矿地下采矿对复杂地表环境安全影响研究

为分析琅琊山铜矿地下采矿对矿区地表复杂的建(构)筑物造成的影响,建立了地表地形和地下开采模型,采用数值模拟方法对矿山地下采矿造成的地表沉降变形进行模拟,得出地表最大沉降值为48.4 mm,且各个沉降区域分布扩展较为均匀,倾斜变形、曲率及水平变形最大值均小于允许指标。采取模拟监测的方法,通过布置主监测线和辅助监测线来获得监测数据,对沉降变形进行修正。主监测线最大沉降值为45.99 mm,辅助监测线监测结果与主监测线监测结果相近。研究结果表明,沉降最大区域附近属于均匀变形,开采对地表建(构)筑物安全影响较小,同时也为矿山开展地质灾害防治工作提供了理论依据。     

某铁矿地下开采对地表设施的稳定性影响分析

为分析矿区地表移动带范围内乡村道路、河流的安全性,基于FLAC3D数值模拟软件建立地下回采模型,对后期矿山正常开采导致地表移动情况进行研究。研究结果:矿山回采对地表道路和河流产生的最大变形值均在安全规程范围内,矿山开采满足安全要求。选择合适的开采方案及可靠的安全保障措施,对于矿山安全高效开采以及类似矿山稳定性分析有一定的参考价值。     

金属矿山地下矿山开采对地表建筑物稳定性影响分析

地下矿山开采过程中产生的采空区会引起地表变形,不同采矿工艺和采矿方法对地表影响范围及影响程度存在差异。对比研究了多种地表变形预测方法,采用数值模拟的方法对某铜矿的开采过程中建筑物地表进行了分析,得到了开采过程中的建筑物地表的变形规律,并对建筑物的稳定性影响范围及大小进行分析,结合相关规范进行了判别与论证得出,采用数值模型地表布置监测点的方法,可以有效的对需要研究的每个建筑物所在位置进行独立的深入的分析其地表变化情况,同时也可以得到大量相关数据,数值模型上布置监测点的方法对于相似矿山地表建筑物稳定性分析具有一定的借鉴意义。