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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

某萤石矿开采岩层移动角数值模拟研究

为保证某萤石矿的安全可持续生产,在分析岩层移动角的基础上,采用FLAC3D三维有限差分软件,模拟计算矿体在开采过程中发生的地表沉降量,进而计算地表水平变形值及倾斜变形值,参照建筑物破坏等级来评判其安全性;通过数值模型模拟不同开采移动角的地表沉降值,确定矿山上、下盘围岩开采最大移动角均为77°,在保证盲竖井20 m安全距离的前提下,确定开采移动角为75°,符合开采要求,并能够确保建构筑物安全。     

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。     

深部金属矿山崩落区沉降分析

金属矿山采用崩落法开采形成从开采阶段至地表的崩落区，崩落区岩体在地下开采扰动作用下累积 应变进而引起崩落区上方地表变形等问题，对矿山的安全生产构成极大威胁。以狮子山铜矿深部开采为背景，研 究深部金属矿山崩落区沉降对矿山的整体影响。利用 HyperMesh 软件构建狮子山矿崩落区数值模型，采用大型有 限元软件 LS-DYNA 计算崩落区围岩体在静力条件下形变及崩落区上方地表沉降。数值模拟结果表明，静力作用 下崩落区围岩体产生应力集中，应力集中程度随深度的增加而增加。根据地表沉降数值模拟结果，得到了狮子山 矿崩落区上方易于发生地表沉降位置并预测了沉降值范围。研究成果可为采用崩落法矿山预测崩落区围岩形变、 地表沉降及矿山安全生产提供参考。     

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。     

金属矿山地下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。本文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,可以有效地对需要研究的每个建筑物所在位置的地表变化情况进行独立的深入的分析,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。     

急倾斜金脉群地下开采岩移规律数值模拟分析研究

为了掌握急倾斜金矿脉地下开采的岩移规律,克服传统岩移角理论在金属矿山的局限性,根据矿山的开采现状,运用有限元数值模拟软件建立了矿山复杂的三维计算模型,对矿山地下开采造成的岩移及地表变形进行分析。分析结果表明,矿山目前的采矿模式产生的地表变形小于相关规范,未对地表建构筑物产生影响,且在开采至一定深度时将不再会对地表产生影响,矿山无需对地表民居进行搬迁,节约大笔资金,对矿山今后发展发挥重要作用。     

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。     

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。     

丁家庄铁矿矿床疏水对地表村庄沉降影响的Midas-GTS数值模拟分析

丁家庄铁矿一期工程主要开采西矿段-305 m水平以上的矿体,主要开采水平为-225,-305 m水平;二期工程的主要开采范围为西矿段-305~-505 m水平。针对该矿井下涌水量较大的问题,有必要采取注浆堵水方案,避免开采水平以上的地下水涌入采场,确保采场安全生产。但考虑到矿区地表存在村庄,矿床涌水疏干作业所引发地表沉降不宜过大。为此,结合矿山水文地质钻孔数据,采用Midas-GTS软件构建了丁家庄铁矿的三维地质模型,详细分析了矿山一期、二期开采矿床涌水疏干作业对地表建筑物的影响。结果表明:地表村庄建筑物的最大水平变形值为1.8 mm/m,最大倾斜值为4.2 mm/m,与相应的实测值(2.3,3.2 mm/m)相差较小,并且分别小于Ⅲ级建筑物的水平变形允许值6 mm/m和Ⅲ级建筑物的倾斜变形允许值10 mm/m。可见,采用数值模拟方法得出的地表村庄建筑物的变形值可靠性较强,该矿采用顶板注浆堵水方案进行涌水疏干作业,对地表村庄建筑物的影响较小。     

上向水平分层充填法采矿地表变形研究

开采地下矿产会造成地表开裂、变形,破坏建筑物,对人们的生产、生活造成严重的影响,矿区地表变形问题一直是影响矿山安全生产的一个重要方面。应用FLAC^3D数值分析软件,建立三维地质模型,模拟计算司家营铁矿分步开采回填后相应地表变形情况,并与经验公式计算的地表沉降值进行对比分析。提出了司家营矿区地表变形的一般规律及变形机制,对地表变形的地质灾害做出分析评价。研究结果表明,上向水平分层填充法采矿能有效的控制地表变形问题,填充体对减小变形具有重要的作用。对比分析表明数值模拟结果比经验公式结果偏小,但在合理许可范围内,表明FLAC^3D是预测地表变形的一种有效手段,对其他相似采矿引起的地表变形研究和预测具有重要的参考价值。     

基于有限元分析的大包庄矿地表移动带圈定

选取大包庄矿开采范围内所有地质剖面, 建立二维有限元数值模型, 计算一期、二期工程矿体开挖后不充填和全充填2种工况下的地表变形, 通过地表变形值与标准值对比, 圈定2种工况下的地表移动带, 并对数值模拟法与工程类比法圈定的移动带进行了对比分析。结果表明: 采空区不充填时数值模拟法与工程类比法圈定的范围较接近, 开挖矿体较薄时, 数值模拟法计算的地表移动范围在工程类比法确定的移动范围内;开挖矿体较厚时, 数值模拟法计算的地表移动范围在工程类比法确定的移动范围外。采空区全充填时数值模法与工程类比法圈定的移动带范围差异较大, 充填体限制了围岩变形, 减小了地表移动范围。数值模拟法充分考虑了矿山复杂地质条件和开采技术条件, 其圈定的移动带能更好地反映实际地表变形。     

深部矿床上行式开采采场参数优化数值模拟

环境复杂“三下”矿床开采引发的岩层变形威胁到地表建构筑物的安全。以典型的“三下”矿山金口岭深部矿体开采为例,采用定量与定性相结合的方式,对金口岭深部矿体上行式开采25组不同采场结构参数下地表变形特性进行了数值模拟。结果表明,上行式盘区点柱式上向分层充填采矿法对保护地表建构筑物安全极为有利,当采用盘区长度为70 m、顶柱厚度为6 m、间柱宽度为6 m、点柱尺寸为4 m×4 m、点柱间距为12 m的结构参数时,地表倾斜值为-0.18 mm/m,曲率值为-0.003×10^-3/m,水平变形值为0.11 mm/m,参照《GB 50771-2012,有色金属采矿设计规范》,均小于地表建构筑物所允许的变形值。