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。     

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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。     

程潮铁矿残矿回收引起的地表变形规律及安全性分析

程潮铁矿残矿的回收条件复杂,在井下形成较多采空区,影响地表建筑物设施的安全性,因此,采用FLAC3D软件模拟分析残矿回收对地表沉降、水平位移、地表水平变形、倾斜变化和曲率变化的影响。结果表明,地表最大沉降值、最大水平变形值、最大倾斜及最大曲率分别为15.894cm,0.045mm/m,0.12756mm/m和0.00212mm/m~2,均远小于建筑物保护等级的要求,同时工程现场监测的数据与数值模拟分析的结果基本吻合,表明残矿回收对地表的安全性影响很小。     

矸石充填开采及地表沉陷变形特征研究

矸石充填开采可以降低采空区顶板垮落的可能性,并对地表沉陷变形起到关键控制作用。为了更简便准确的评估矸石充填后的效果,以新元煤矿为工程背景,首先概述了矸石充填设备的选型,考察了充填后的三个工作面的充实率,之后模拟计算了地面沉陷量,并通过现场实测来验证模拟结果。最后结合相关变形指标初步评估了该煤矿矸石充填开采对地表建筑物的影响。结果表明：新元煤矿三个工作面充填开采后的最大充实率为73%,最小则为36%|数值计算的地表沉陷量曲线与实测数据点相匹配,证明了模拟工作的可信度|模拟出来的三个工作面的可能最大地表水平变形值为0.15mm/m,可能最大地表倾斜变形值为0.35mm/m,可能最大地表曲率值为0.0022mm/m2|上述这些变形参数均小于相关的 Ⅰ 级变形指标,证明了矸石充填开采后对地面建筑物等的影响是非常小的。通过此数值模拟的方法提前对矸石充填开采引起的地表变形进行合理预测与评估是可行的。     

煤矿开采对基本农田沉陷影响的预测与措施

以湖南某煤矿地表基本农田为研究对象,针对该矿具体地质条件,通过实地调研、数值模拟分析等方法,模拟了煤矿开采对地表基本农田沉陷的影响。通过影响分析,确定了该矿地表基本农田保护区范围内的最大下沉值为520 mm,最大水平变形值为1. 8 mm/m,最大倾斜值为2. 8 mm/m,结合该矿实际情况,提出了减缓地表基本农田沉陷的措施。研究成果可为其他矿区基本农田下煤炭开采提供理论参考。     

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。     

巨厚松散层下综采工作面地表沉陷规律及其采厚效应

为了研究巨厚松散层开采条件下地表移动变形规律,文中根据彭庄煤矿地表移动观测站实测资料,分析了非充分采动条件下的地表移动变形情况,并借助于FLAC3D数值模拟软件,探讨了巨厚松散层开采条件下地表移动变形规律的采厚效应.研究结果表明:在非充分采动条件下,地表最大下沉值为609 mm,最大水平移动值为220 mm,超前影响角为57.17°,最大下沉速度为11 mm/d,最大下沉速度滞后角为75.62°;煤层开采厚度是影响地表移动变形的重要因素,随着开采厚度的增加,地表最大下沉值及水平移动值呈线性增大的趋势,并借助MATLAB数学软件回归分析拟合得到开采厚度与最大下沉值、下沉系数及水平移动值的函数表达式.     

基于FLAC3D和概率积分法的公路下伏采空区变形影响分析与评价

某矿S3102工作面上方地表有市政二级公路,工作面开采造成部分路面下沉塌陷损毁。为了对公路损毁程度进行准确评估,分别用FLAC^3D数值模拟方法和概率积分法对地表移动变形进行预测计算,计算结果与实测数据进行对比分析。FLAC^3D数值模拟结果和概率积分法计算结果分别显示,公路地表最大下沉值分别为4 979 mm和4 880 mm,与实测公路地表最大下沉值4 870 mm十分接近,最大误差在2%左右。研究结果表明,利用三维数值模拟软件模拟和概率积分法研究复杂采空区影响地表移动变形规律是可行的,能够较为准确地预测地表移动变形情况,可为采空区地表稳定性评估提供技术支持,供类似矿区道路塌陷预测研究借鉴。     

煤矸石充填开采地表沉陷变形规律研究与分析

煤矸石充填开采是一项顺应煤炭绿色可持续发展、响应国家环保政策的矸石绿色处置新技术。矸石充填开采可以降低采空区顶板垮落的可能性,并对地表沉陷变形起到关键控制作用。为了准确预测煤矸石充填后对地面的减沉效果,以某煤矿为工程背景,首先概述了煤矸石充填系统总体布置,之后通过模拟,对地表沉陷变形规律进行了预测,以期为煤矸石充填开采控制地表沉陷提供参考。结果表明：通过数值模拟计算,某煤矿3211、3212、3213三个工作面充填开采后,预测最大水平变形绝对值为0.41 mm/m,最大倾斜变形绝对值为0.40 mm/m,最大曲率变形绝对值为0.002 6 mm/m²;实测最大水平变形绝对值为0.61 mm/m,最大倾斜变形绝对值为0.49 mm/m,最大曲率变形绝对值为0.013 6 mm/m²,实测数据较预测数据偏大,但偏差不大,且均低于国家Ⅰ级变形指标。研究结果表明：利用数值模拟预测煤矸石充填开采后地表沉降变形是可行的,煤矸石充填开采可以大大减缓地面沉降。     

基于UDEC及沉陷预计的高速路下采煤路面安全性分析

为了解决我国"三下"压煤严重,开采风险较大的问题,以高速路下压煤开采为背景,提出了运用离散元UDEC数值模拟软件和开采沉陷预计系统对开采完成后地面的变形进行研究的方法。运用UDEC模拟地表最大下沉量为227 mm,最大倾斜值为0.45 mm/m,最大曲率值为0.05 mm/m2,最大水平变形值为0.3 mm/m;运用开采沉陷预计地表路面最大下沉量为280 mm、最大倾斜值为2 mm/m、最大曲率值为-0.02 mm/m2、最大水平变形量为1.5 mm/m。研究结果表明:高速路路面的下沉、倾斜、曲率、水平变形均在"三下"压煤规程规定砖混结构建筑物的I级损坏变形范围内,也在交通部发布的《采空区公路设计与施工技术细则》规定的高速路地基允许变形的范围内,确定出此设计方案对高速路的安全运行没有影响。这种研究方法从理论上验证了开采方案的可行性,为"三下"开采方案可行性论证提供了方法。     

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。     

固体充填开采地表沉陷实测规律及控制效果分析

为研究充填开采地表沉陷特征及响应过程,以唐山矿9号煤层T3292充填工作面为工程背景,通过布置地表沉陷观测站进行长期观测,采用现场实测与理论分析相结合的方法,基于概率积分法分析地表变形参数。结果表明,充填开采地表下沉值较小,最大下沉值93mm,仅为采高的2.66%;工作面推进过程中地表超前移动,超前影响距离与超前影响角平均值分别为184.8m、75.7°,随着采空区面积的增大,超前影响范围略微增加;充填开采下沉系数为0.0283,主要影响角正切值为1.2,分别为垮落开采的3%～5%和50%～62%;地表最大水平变形0.236 mm/m、最大倾斜变形0.155 mm/m、最大曲率0.393×10-3 mm/m,对工作面进行合理的固体充填开采能有效控制地表变形,减小对地表建(构)筑物的损害。     

非开挖HDD地表变形数值模拟及DCRP识别技术研究

采用非开挖水平定向钻进技术近地表施工时,由于地层及钻井液压力等原因易产生地表变形。结合美国梅萨市一处通信管道施工实例,对0～0.9 MPa钻井液压力作用下的地表变形程度进行了数值分析,得到地表最大隆起量为26 mm。采用DCRP技术及水准仪方法对该变形区域钻井液压力作用前后的地表进行位移检测,得到地表最大隆起量分别为28 mm和30 mm,表明数值模拟分析结果同现场检测结果比较吻合。同时,在现场所布置的26个检测点中,两种方法检测到的隆起量最大相差2.7 mm,表明其精度比较接近。此外,由于DCRP技术属于非接触式三维检测,受施工现场条件及人员操作限制少,故具有较为理想的应用前景。     

首采工作面地表沉陷变形特征

以金鸡滩煤矿首采工作面1206工作面地表实测数据为例,分析了地表沉陷、变形特征,研究了厚松散层首采工作面地表沉陷规律。结果表明:首采工作面地表下沉变形量较小,最大下沉值3 059mm、最大水平移动值1 536mm、最大水平变形值40mm/m。     

1110_204工作面开采后地表变形预计分析

工作面开采后由于上覆岩层的移动,会对地表变形产生影响,为深入研究1110204工作面开采后的地表变形情况,采用概率积分法对地表变形进行预计,根据地质采矿条件确定地表变形预计所需要的各个预计参数,将预计结果进行可视化,分析地表的下沉值、倾斜值、曲率值、水平移动值和水平变形值。预计结果显示,最大下沉值为2 500 mm、倾斜值为16 mm/m、曲率值为0.16×10-3/m、水平移动值为850 mm和水平变形值为8 mm/m。     

基于概率积分法理论模型的累积不接顶充填效应沉降变形预测

金属矿山地下开采后所形成的采空区会导致地表出现变形。通过对传统概率积分法进行优化,提出一种适用于充填采矿法的改进概率积分法。采用该方法对白象山铁矿西部厚大矿体应用充填不接顶累积效应的4种不同采矿方法所导致的地表变形量进行了预测,并分析了变形对地表建(构)筑物的影响。结果表明,西部厚大矿体地表最大下沉值范围为64.4～294.2 mm,最大水平移动值为19.3～88.3 mm,最大倾斜值为0.5～2.4 mm/m,最大曲率值均不高于3×10-5/m,最大水平变形值均不高于1.1 mm/m。各采矿方法引起的变形量均不会超出规范对地表建构筑物的要求。研究结果为该矿山采矿方法的选择和优化提供了理论支撑。     

大刘煤矿高速公路下开采的可行性分析

依据大刘矿地质条件,应用非线性数值模拟软件UDEC,对高速公路下9煤开采后7515工作面开采的可行性进行了分析.先模拟分析9煤开采对地表的影响,针对7煤7515工作面提出了不同的开采方案,即全部垮落法或充填开采等效采高的条件下不同工作面长度对地表移动变形的影响.模拟结果表明;采用影响最小方案,7煤开采后,高速公路处的指标值为最大垂直位移0.14 m、最大水平位移0.04 mm、最大水平变形2.31mm/m、最大曲率0.32×10-3/m、倾斜2.56 mm/m,上述指标超出《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》中相关规定,认为7515工作面采动影响高速公路而暂不可开采.     

某煤矿巷式淋浆连采连充工作面地表沉陷预计

结合某煤矿1601工作面的生产技术条件,结合概率积分法,采用覆岩综合评价系数对地表开采沉陷进行了预计。结果表明:地表最大下沉值为450 mm,最大水平变形为1.5 mm/m,地表最大倾斜变形值为2.2 mm/m,地表最大曲率为-0.022×10~(-3)/m,地表建(构)物在I级破坏变形范围内,需采取相关措施进行治理,以确保矿区安全生产。     

陕北黄土沟壑地貌地表移动变形特征研究

为研究黄河流域中游陕北矿区湿陷型黄土沟壑地貌高强度开采地表移动变形特征,对柠条塔矿黄土沟壑区N1212工作面开展系统的地表沉陷监测,分析黄土沟壑地貌高强度开采条件下地表沉陷变形特征,确定地表最大下沉速度及最大下沉速度滞后角,地表移动时间和动态地表移动参数。研究结果表明：陕北湿陷型黄土层高强度煤炭开采地表非连续变形破坏严重,黄土地表易受移动变形与地形条件复合影响,出现不均匀沉降,高强度开采条件下,地表移动变形发育剧烈,地表最大下沉量5 255 mm,最大水平移动值2 680 mm,最大下沉速度为187.4 mm/d,单一煤层开采最大下沉系数为0.63,斜交重复采动最大下沉系数为0.84,活跃期约55 d,期间下沉量占总下沉量97%,最大下沉速度滞后距为74 m,最大下沉速度滞后角67°。上述结果验证了浅埋煤层高强度开采时,地表下沉剧烈、活动周期短、重复采动时,地表下沉量与地质采矿因素成正比,沟谷地形高强度开采地表变形具有速度快、塌陷大、损害重的特征。     

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。