水环境作用下采动诱发冲积层沉降特征及机理分析

为了研究水环境作用下采动诱发冲积层沉降机制,基于3个矿井的实测数据,分析了厚含水冲积层下采动地表沉降特征,基于有效应力原理,构建了潜水含水层和承压含水层土体压缩计算模型,研究了水环境变化对土体压缩量的影响,并结合现场实测资料对模型进行了分析和验证.结果表明:在厚含水冲积层下开采,地表沉陷波及范围远超一般地质采矿条件下的影响范围,水环境和冲积层的联合作用是导致地表沉陷异常的根本原因.潜水含水层土体压缩量与水位降深之间呈抛物线增长关系,承压含水层土体压缩量与水头降深呈线性增长关系,水头降深越大,土体的压缩量就越大.模型预测均方根误差为±8mm,相对中误差为6.5%,实测值与理论计算值相吻合,采用所构建的土体压缩模型能够对矿井疏排水产生的地层压缩量进行合理计算和预测.     

随机介质理论在地下厂房沉降研究中的应用

基于随机介质理论模型,对地下工程开挖引起岩层和地表移动规律进行了分析.认为地下工程开挖引起岩层颗粒运动符合随机介质运动规律,提出了地下工程开挖地表沉陷三维计算模型,并以冶勒水电站地下厂房开挖所引起地表沉陷特征进行了具体分析,并将计算结果与实际观测数据进行对比分析,表明水平移动位移、变形均较小.又因地下厂房开挖较深,水平移动规律不如上层塌陷明显,且地表最大观测沉降值约为200mm,而最大计算值约为370mm;在地下厂房顶部,最大观测沉降值约为400mm,最大计算值约为440mm.最大水平移动计算值为100mm.数值计算的结论较为精确、可靠,显示出分层影响传递规律,并最终影响到地表.     

开滦矿区厚松散层地表岩移参数规律研究

为了揭示厚松散层、岩层与地表移动的内在机理和规律,丰富和发展开采沉陷理论,应用数理统计原理整理和分析了大量的实测资料,采用概率积分法和最小二乘原理进行拟合求参,分析总结了相应的角量参数、概率积分法预计参数规律以及中采深厚松散层的特点.利用多元回归分析,得出了同一矿区虽然采厚变化不大,但松散层厚度对边界角、移动角的影响较为显著,且边界角和移动角相差很大,甚至可达20,°最后总结了目前控制和减轻地表沉陷的主要技术途径.这对研究开滦矿区厚松散层条件下地表岩移规律和开采沉陷问题具有重要指导意义和应用价值.     

特厚冲积层失水溃砂现场处置及地表沉降监测研究

为解决李粮店煤矿特厚冲积层突发涌水、溃砂造成的地面快速下沉问题,采取井筒紧急填沙、注水的处置措施,持续监测受影响区域的地表沉降,有效地减缓了地表下沉。研究结果表明:处于特厚冲积层层位的井筒内壁发生涌水、溃砂灾害时,对矿井井筒进行充填和水体回灌可以有效地遏制地表沉降;沉降范围以出水点为中心,向四周方向近似呈圆形沉降发展,最大下沉值为2.7 m,沉降面积约为121 853 m~2,周长约为1 455 m;失水地表沉降没有影响到煤矿附近高铁和高速的安全运行。     

多基坑深层承压水降水引起地表沉降规律研究

基于上海某地铁换乘枢纽工程,借助Geo Studio2007数值分析软件,针对上海地区第二层承压水降水及其引起地层沉降进行数值模拟.考虑了两种多基坑排布形式,两个独立基坑和坑中坑;设置了两个控制变量,承压含水层厚度M和基坑间距D.研究表明,对于两个独立基坑,在降压井影响区域内,地表沉降量随着承压含水层厚度的增加而先增加后减小,在影响区域外,地表沉降量随着承压含水层厚度的增加而增加;随着基坑间距的增大,目标基坑和相邻基坑内部的地表沉降均减小.对于坑中坑,在降压井影响区域内,地表沉降量随着承压含水层厚度的增加而减小,在影响区域外,地表沉降量随着承压含水层厚度的增加而增大;随着外侧地下连续墙与深坑距离的增加,深坑内部的地表沉降量呈现先增大后减小的现象.     

砂质粉土地区盾构施工引起的地面沉降研究

杭州地铁2号线某盾构区间土质主要为砂质粉土,盾构施工过程中出现了地面日沉降速率连续报警和地面沉降量过大问题.对地面沉降实测数据进行了统计分析与理论研究.结果表明:由于该地区以砂质粉土为主,渗透系数较大,导致固结沉降在盾尾通过后1周内完成;地面沉降在盾尾通过后迅速稳定,变化时间非常短(总共3～4 d);由于工后固结沉降完成时间很短,一旦施工沉降较大,就容易造成日沉降速率和地面沉降量超标;引起的固结沉降量总体较小,平均值为9.7 mm,但最大地面沉降值的分布范围很广,表明盾构施工水平对地面沉降的影响非常大.     

厚松散层下煤层开采地表沉陷模拟研究

以国内某大型煤矿为原型,采用FLAC3D有限差分软件对厚松散层下,内部煤矿开采过程中地表沉陷进行数值模拟,并对模拟结果进行了分析和探讨.研究表明：随着煤炭资源的采出,地表沉陷不断增大,并且相比于一般条件,厚松散层下煤炭开采所产生的地表沉陷影响范围变大.     

地下构筑物对地下水渗流的阻挡效应

针对地下构筑物改变了地下水渗流条件这一问题,建立三维有限元模型.该模型是地下水渗流与地面沉降计算的一体化模型,采用该模型分析地下构筑物对地下水渗流的阻挡效应.该方法在地下水渗流计算中考虑三维地下水渗流,在土体固结计算中采用基于Terzaghi固结理论的一维固结方法.结果表明,地下构筑物对地下水及地面沉降的影响程度与构筑物在含水层中的埋置深度及挡水宽度有关.地下构筑物的埋置深度越深,抽水侧水位降深及沉降量越大.构筑物对水流的阻挡宽度越大,对地表沉降的影响越大.     

平行隧道施工对路面基础沉降的影响

城市中修建隧道不可避免会对地面建筑产生影响,所以需要对隧道施工产生的地表位移进行研究。以双孔大小隧道为例,垂直穿越地表基础,利用Midas/gts模拟两个隧道施工对地表基础的影响,分别分析出了施工沉降和固结沉降。结果表明,大小隧道同时施工沉降值比单独隧道施工时大,固结沉降在总沉降中占主要比例,大隧道施工对沉降的影响比小隧道大,总沉降最大值出现在大小隧道交界区域。需要定期监测。     

列车荷载作用下渗漏隧道的长期非线性固结

为研究列车荷载对地铁周边土体长期非线性固结的影响,以及其与隧道渗漏的共同作用,将列车荷载等效为矩形循环荷载,采用经典的土体非线性固结理论,以及衬砌与土体相对渗透性系数,得出列车荷载作用下局部渗漏隧道的非线性固结解析解.通过本文预测值与上海地铁实测数据的对比,验证了解析解的合理性.分析结果表明:列车荷载加剧了隧道上方地表长期沉降,衬砌渗漏程度越大,沉降增加量越大.本文解析解能较好模拟隧道周边土体的长期固结特性,为预测地铁隧道长期运营导致的地表沉降提供一个较为合理有效的方法.     

Influence of Underground Mining on Ground Surface and Railway Bridge Under Thick Alluvium

1 Introduction Ground surface movements, induced by under- ground mining as a kind of man-made geological ca- tastrophe, has been a major issue of geoenvironmental concern[1]. These not only destroy farm land and building structures but also influence the biological environment. Study of the pattern of mining-induced ground movements and its variation over time is very important for the protection of buildings. Up to now, some patterns of ground movement over mining areas have been known, but …     

Support-surrounding rock relationship and top-coal movement laws in large dip angle fully-mechanized caving face

When mining the fully-mechanized longwall caving face along strike, the unstable equipment, the low top-coal recovery ratio and the difficulty in controlling surrounding rock may occur due to large dip angle. Considering the effects of strike angle on support stability, the ‘‘support-surrounding rock"mechanical models of support topple and support slip were established in this paper. On the basis, the influencing factors of support stability were analyzed and the technical measures of controlling support and surrounding rock stability were put forward. Then the loose particles simulation experiment was conducted to analyze the impacts of caving directions and methods on the top-coal recovery in large dip angle fully-mechanized caving face. Finally, the ‘‘upward sequence and double-openings doublerounds" caving technology was determined. The research results are of great scientific significance and practical values to improve large dip thick seam mining technology.     

综采放顶煤地表移动规律特殊性

调查分析了兖州矿区鲍店矿综采放顶煤工作面和普通综采工作面地表移动观测站实测资料．研究结果表明：综放开采时地表移动更加剧烈,地表危险移动范围增大,超前影响范围超过常规分层开采约４０％,下沉活跃期占总移动时间的７１．４％,活跃期下沉量约占总下沉量的９５％．研究还表明,采厚是控制超前影响角和最大下沉速度滞后角的重要因素之一,地表充分采动区存在的残余变形现象更加明显     

大采深巨厚砾岩综放开采地表沉陷规律

以常村煤矿工程地质资料和地表移动观测站资料为依据,详细分析了2113工作面地表终态下沉、动态下沉和终态水平移动的特征,从机理上研究了大采深巨厚砾岩开采条件下地表形变异常的原因.通过走向方向最大下沉点下沉速度的变化规律和工程实测资料,得出了地表形变与井下冲击地压的关系,确定了地表移动与变形的角量参数.结果表明,受关键层的控制,在整个观测过程中,地表始终处于缓慢下沉状态,且在沉降过程中不存在下沉突变点;下沉速度的反弹可以作为冲击地压危险的预报信息,巨厚砾岩层的运动是发生矿震的主要力源之一.     

含水层下大采高综采面缩小防护煤柱留设研究

由五沟煤矿大量的钻探资料及现场试验数据,分析了含水层下大采高缩小防护煤柱综采工作面的工程地质特征.根据相关规程及相似模拟实验对综采工作面开采后导水裂缝带、冒落带高度的计算分析,得出五沟煤矿1012综采面缩小防水煤柱开采在技术上是可行的.     

神府——东胜煤田地表塌陷预测及防治

根据钻孔资料，运用概率积分法预测了矿区的地表移动程度；并采用灰色模型对典型矿井综合开采面引起的地表最终塌陷值在实测数据的基础上进行了预测。该煤矿开采后，塌陷严重大部分矿井地表最大下沉值和水平位移值均超过有关设计规范允许值。在建筑物和线路及地表水体下开采时，除采取井下预留设保护煤柱和提前施工放水孔等措施外，还要加强井下观测，应用拉杆、圈梁等地面防护措施。塌陷地带用开采废弃土石和矸石充填后，及时种植树     

Research on Ground Movement Laws for Strip Mining Under Thick Alluvium

With the discrete element method, the simulation and analysis of a series of numerical models were made. This research revealed ground movement laws for strip mining under thick alluvium and gave calculation formulae for the maximum ground subsidence and horizontal movement as a function of basement rock thickness and mining width, thus providing sound evidence for future strip mining under thick alluvium.     

吴岭水库大坝渗流及对坝坡稳定影响的分析

对吴岭水库大坝出现异常散浸及发生局部滑坡的坝段进行有限元渗流计算及坝坡抗滑稳定计算,分析了坝段存在的强风化砂岩与残坡积土的强透水层对大坝渗流及稳定的影响.计算结果表明,由于坝段存在的强风化砂岩与残坡积土强透水层,使得坝体内部浸润线抬高,大坝下游坝坡在比较高的位置出现大面积异常严重的散浸,并导致坝坡抗滑稳定性能大大降低,因而使得坝坡产生局部失稳现象,所计算出的散浸区域及存在滑坡危险区域与实际一致.     

A new approach to predicting mining induced surface subsidence

1 INTRODUCTIONMining induced surface subsidence often re-sults in various kinds of damages to the structuresandinfrastructures in the subsidence area[1 4]. Thepipes will be broken and fractured,the buildingswill be caused to tilt or collapse and the roadfoun-dation and acequia will be damaged because of thesubsidence . Especially in the case of open stopemining under hard rock formation,this subsidencewill suddenly occurr . For example , at about 11p.m.on December 27 ,1999 ,large scale of…     

FLAC3D在张集煤矿开采沉陷预测中的应用分析

利用FLAC~(3D)数值分析软件,分析了高潜水的张集煤矿巨厚松散层下12171工作面重复开采对上部17278工作面移动变形区的走向位移、垂直应力分布和塑性破坏区的影响。分析结果表明:数值模拟结果与实测数据基本相符;多煤层重复采动地表下沉具有特殊性,下沉量相比于初次采动是逐渐增大的,随着重复采动次数的增加,下沉量逐渐趋于稳定;同时随着工作面累计推进距离的增加,地面沉陷范围逐渐增加,并形成塌陷盆地;两工作面顶板围岩以剪切破坏为主,局部发生拉伸破坏。