高应力区陡倾矿体开采引起岩移变形的数值模拟

采用数值模拟的方法,就金川二矿区高构造应力下充填开采引起的地表变形规律、围岩位移场展开研究。结果表明：构造应力下充填开采引起的地表变形的形态和范围、变形中心位置和量值均在发生有规律性的变化,矿体上盘的地表变形量明显大于矿体下盘的地表变形量;围岩变形形式由初期的顶板下沉和底臌变成后期的两帮内挤;上盘围岩的位移量大于下盘围岩位移量。研究结果对于研究构造应力下的陡倾矿体开采引起的地表及围岩变形规律有指导意义。     

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。     

大采深条带开采地表移动变形分析

煤矿井下开采范围的不断增加引起上覆岩层乃至地表移动和变形,导致矿区生态环境受到破坏。研究煤层开采引起的地表移动情况对地表沉陷预测和控制、"三下"压煤回收及减轻采动损害等具有现实意义。以山东梁宝寺矿3107、3111、3115条带工作面为工程背景,采用数值模拟及其GPS-RTK补以水准测量的方法对地表进行了观测,基于数据处理模型对实测数据进行了分析,获得了该开采条件下地表移动变形的基本规律。     

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。     

煤矿开采引起地表移动变形的现场观测

煤炭开采引起的地表移动变形一直困扰着矿区的经济可持续发展和环境保护。以潞安矿区某矿回采工作面为例,通过建立地表岩移观测站进行现场实测,并通过对实测数据进行统计整理和分析得出:试验工作面开采影响期间,地表移动变形规律符合煤矿开采引起地表移动变形的一般规律;同时计算出开采影响期间不同时间段内的下沉、倾斜、曲率、水平移动和水平变形值。统计分析结果为该矿井已规划开采区域的地表移动变形预计提供基础资料,为煤炭开采的工程设计和矿井施工提供理论依据,同时对"三下"采煤具有一定的指导意义。     

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。     

采空区地表沉陷规律的研究

以"太平煤矿采空区地表沉陷规律研究"项目为依托,以开采沉陷等理论为基础,对采空区地表沉陷规律作了一些研究,对太平煤矿似膏体充填开采引起的地表沉陷进行了分析预计,获得了太平煤矿井下开采引起的地表移动的基本特征和地表变形的相关参数,揭示了地表移动及变形的规律,研究成果对太平矿今后的充填开采实践具有一定的参考价值。     

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。     

山区重复采动下地表沉陷移动分析

通过对斜沟矿13#煤层的23103工作面进行地表沉陷移动观测,分析了山区条件下重复开采所引起的地表变形规律、地表破坏规律及地质灾害情况,以期对山区条件下的"三下"采煤、重复开采的煤柱留设和矿山环境的治理起到指导作用。     

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。     

高铁压覆煤炭资源开采地表变形分析

由于经济建设对交通运输体系的要求不断提高,道路网越来越密集,近几年高铁的快速发展为经济建设提供了良好的条件。铁路压煤问题成为"三下"采煤新的问题,开采这部分矿产资源成为生产中亟待解决的问题。本文通过FLAC模拟随工作面推进地表变形情况,得到地表位移和开采距离的关系,较准确地预测地表沉降规律。并以此为基础,分析了列车荷载作用下地表的变形规律,这样既有利于保证铁路工程在开采条件下的稳定,又可以充分利用地下矿产资源、解决制约煤炭产业发展后备资源不足的问题。     

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。     

煤炭资源开采对坡体变形影响规律模拟研究

为了研究煤炭开发造成的地表沉陷对坡体变形影响规律，基于FLAC数值模拟软件建立背坡和向坡开采两种数值模拟模型，分析对比了向坡和背坡开采对坡体变形的影响规律。研究结果表明:水平地表下煤炭资源开采对坡体的影响较小，坡体变形量较小；而坡体下煤层开采时，坡体的水平与垂直变形增加幅度均较大。背坡开采的垂直变形较向坡开采有大幅度增加，背坡开采的垂直位移最大值发生在坡体中部，向坡开采垂直位移发生在坡体端部，背坡开采和向坡开采垂直变形量最大值分别为3.9 m和1.5 m。研究成果可为类似条件下煤炭资源开发提供参考依据。     

厚松散层开采条件下地表沉陷数值模拟分析

在厚松散层开采条件下,地表移动变形有自身的特点和变形规律。根据巨厚松散层下矿区的地质采矿条件,采用FLAC3D程序数值模拟软件,得到了100~350m不同厚松散层厚度条件下岩层垂直位移云图及地表下沉曲线。探讨了地表最大下沉值W、下沉系数q与松散层厚度之间的关系,分析了厚松散层开采条件下地表移动变形的特殊规律,并从岩层与地表移动变形机理方面进行了解释,进而得到了特定矿区厚松散层开采条件下沉陷规律。     

厚松散层综放开采条件下地表岩移参数分析

以潞安矿区地表岩移观测站实测资料为基础,分析了厚松散层综放开采条件下地表静态变形和动态变形的特点,运用回归分析方法对概率积分法地表移动预计参数、地表动态变形参数进行了归纳分析,得到了地表移动参数与地质采矿条件之间的函数关系式,研究对厚松散层下厚煤层"三下"开采及地表移动预计有一定指导意义。     

“三下”开采井筒保安矿柱优化及地表变形模拟分析

为解决河北某矿山"三下"开采中保安矿柱压矿严重和地表变形的实际问题,运用FLAC~(3D)数值模拟及辅助建模、图形处理软件,模拟了不同保安矿柱厚度下井筒围岩的应力应变及地表的位移变形程度,研究结果发现:相比应力应变及位移,以塑性区大小作为井筒失稳判定标准的敏感性更高;当采用充填法开采急倾斜中厚矿体时,井下关键工程必须布置在矿体30m以外甚至更远,且当此类中小型矿床埋深大于500m时,充填开采对地表影响较小。     

西露天矿地下开采地表环境变形规律研究

地下煤层的开挖可能导致地表建筑物发生变形破坏。以西露天矿开采为工程实例,通过2种不同开采方法的数值模拟,得到了经4步开采后地表的沉降值和水平位移值,并通过"下沉"、"倾斜"、"曲率"、"水平变形"4项指标求得边界角和移动角。研究表明:充填开采可以减小地表下沉量和水平位移,破坏范围最终在N1 200 m左右,即露天坑内部,能够有效地保证地表建筑物安全,使得该项工程顺利通过专家论证,对抚顺集团和整个抚顺市都有着重要的经济意义。     

采运过程中地表位移变形预计方法

本文通过采动过程中地表位移变位的动态分析，建立了下沉盆地形成过程的动态位移变形预计数学模型，分析了它们的变化规律和特点及各参数对地表变形的影响，给出了动态位移变形理论参数的确定方法。实践证明，该方法是“三下”开采预计评价地面保护建筑设施破坏程度的一种有效方法。     

巨厚覆岩下开采地表沉陷特征及其与采矿灾害的相关性

对新汶矿业集团华丰煤矿巨厚覆岩下开采引起的地表变形观测数据进行分析,给出了华丰矿区地表变形特征.巨厚覆岩下开采地表存在连续性变形的下沉与反弹,以及非连续性变形的地表斑裂现象.地表斑裂是华丰井田巨厚覆岩下开采出现的典型地表破坏形式.对地表变形参量与冲击地压、矿井工作面涌水量关系进行了分析,表明地表变形与冲击地压及工作面涌水量之间存在相关性.提出利用地表变形参量作为相关灾害与预测的辅助指标,可提高矿井灾害预测的准确性.     

采动影响下山区与平原地区地表移动规律比较

地下煤炭开采后引起的地表移动和变形受采矿方法、地形及地质条件等因素的影响.介绍了山区和平原下开采引起的地表最大下沉点移动轨迹及变形曲线.通过对移动轨迹和变形曲线的比较,总结了2种地形条件下地表移动与变形规律的异同,有利于地表移动规律的进一步研究.