香山铜镍矿采空区与主井井筒稳定数值模拟研究

通过对香山铜镍矿采空区和主井井筒稳定性进行数值模拟分析,发现采空区形成过程中所引起的岩层移动、剪切应变增量、塑性区分布未波及到主井井筒周围的基岩层,故井筒是稳定的。但采空区中两个顶柱已经受拉、受剪破坏,因此应在井筒标高725～758m段重点监测区域采取应力、应变、位移等多种观测手段和方法进行监测,做到提前安全预报。     

井筒穿越单层采空区井壁周围合理填充范围的确定

随着浅层煤炭资源的逐年减少和对煤炭需求的逐年增大,就会出现井筒穿越采空区的现象。为此运用理论与数值模拟结合的方法,通过对井壁周围采空区的不同填充范围情况下的井壁应力、位移分析,得出井筒穿越单层采空区时的井壁周围合理填充范围。     

浅埋大采空区残矿回采上覆岩层及井筒稳定性研究

为了保证浅埋大采空区残矿回采上覆岩层、井筒的稳定性以及矿区上方宿舍、设备和人员的安全,以朝不楞矿区为工程背景,在前期勘探取样、现场测试和室内力学实验的基础上,分析了矿体采空区顶板和井筒的破坏机理,基于H-K体建立了矿体采空区顶板流变力学模型,为残矿回采提供了理论依据;并且采用FLAC^3D数值模拟软件,分析残矿回采上覆岩层和井筒的应力、位移变化规律。研究表明：Ⅲ区回采后,上覆岩层最大拉应力为0.13 MPa,最大位移为1.6 mm,井筒最大拉应力为5.9 MPa,最大位移为0.2 mm,均满足限定标准。该研究成果可为浅埋大采空区残矿回采提供参考。     

露天开采境界内地下采空区稳定性影响因素分析

针对南泥湖钼矿露天坑底存在的大量复杂采空区,采用先进的三维有限元数值分析软件,对采空区稳定性进行计算,分析典型采空区顶板、底板及帮壁中的应力、应变和位移分布状况与规律,对影响采空区稳定性的主要因素进行计算,以最大限度地了解井下采空区对露天开采的影响与危害,确保露天开采及空区处理过程中的安全。     

不同层数采空区岩层移动变形特征对比分析

通过不同层数采空区条件下岩层移动变形特征的对比分析,为今后进一步分析采空区岩层移动对井筒破坏的影响奠定基础,为穿越采空区井筒的合理布置提供一个定性的指标。     

地下开采对一线天回风井稳定性影响研究#br#

为了确定周边矿体开采对一线天回风井是否存在影响及影响程度,采用三维有限元、离散元2种数值模拟方法定量计算和分析了不同开采阶段矿岩体及大屯锡矿一线天回风井的应力、位移、塑性区及安全率的分布状况。有限元分析结果表明,离一线天较近的矿体为陡倾斜矿体,且大部分矿体厚度较薄（约10 m）,矿体从下往上倾向远离一线天回风井,矿体回采后上盘最大冒落高度约40 m,而采空区位置距离一线天回风井位置水平距离约160 m,不会对回风井的稳定造成影响。离散元分析结果表明,一线天回风井跟踪点位移均为毫米级,说明矿体开采对一线天回风井和地表没有影响。研究结果为矿体开采对井筒的影响提供了理论基础,具有一定的参考价值。     

地下开采对一线天回风井稳定性影响研究

为了确定周边矿体开采对一线天回风井是否存在影响及影响程度,采用三维有限元、离散元2种数值模拟方法定量计算和分析了不同开采阶段矿岩体及大屯锡矿一线天回风井的应力、位移、塑性区及安全率的分布状况。有限元分析结果表明,离一线天较近的矿体为陡倾斜矿体,且大部分矿体厚度较薄(约10 m),矿体从下往上倾向远离一线天回风井,矿体回采后上盘最大冒落高度约40 m,而采空区位置距离一线天回风井位置水平距离约160 m,不会对回风井的稳定造成影响。离散元分析结果表明,一线天回风井跟踪点位移均为毫米级,说明矿体开采对一线天回风井和地表没有影响。研究结果为矿体开采对井筒的影响提供了理论基础,具有一定的参考价值。     

大同矿区井筒穿越采空区施工技术

根据大同矿区煤层开采的实际状况,结合同忻矿北一风井穿越采空区的工程实例,采用数值模拟和实践探索相结合的分析方法,对井筒穿越采空区的理论技术作了有益的探索,提出了井筒穿越采空区时,应遵循的一些主要措施。     

回风立井过空巷支护技术研究

西山煤电鸿兴煤业有限公司基建矿井在回风立井井筒施工过程中与原整合矿瑞祥煤业小窑2#、3#煤层采空区贯通。本文通过对巷道支护技术方案比较,确定对采空区进行封闭,并对回风立井井壁35m范围内井筒进行加固和特殊技术支护处理,依据回风立井实际揭露采空区情况,共采用3种支护方式对井筒进行支护,以确保回风立井不受采空区空巷等的影响而正常使用。     

基于离散单元法的东风煤矿采空区稳定性评价

针对晋北地区东风煤矿采空区易引发地质灾害问题,通过对区域概况、矿区地质与水文地质条件、模拟评价及分析,结合地表勘查与DEM图像进行沉降分析,采用离散单元法对晋北地区东风煤矿采空区进行数值模拟,获得某一典型块体位移曲线,并进行了位移边界条件研究,得出了水平位移和垂直位移曲线呈波浪起伏状,最大位移分别为1 360 mm和4 510 mm,块体受力作用比较明显,水平时步迭代约58 000步后趋于稳定的结论,对其采空区稳定性进行了准确评价。该方法可以应用至其他类似采空区,对于指导该区煤炭资源合理地可持续开采、减少由此引起的地质灾害的产生具有重要的理论指导意义。     

残留矿柱回采及监测点布置的研究*

采用有限差程序FLAC^3D对天马山黄金矿残留矿柱进行回采模拟,对矿柱进行不断的模拟开挖,直至顶板岩层发生破坏。当顶板发生破坏时,其位移发生突变,计算不收敛。因此,将监测点位移是否突变、计算是否收敛作为顶板破坏的判据。依据回采过程中围岩应力和位移的变化规律,将布设现场监测器与数值模拟的结果相结合,能够对监测点的布置进行有效优化和为预报采空区突然塌陷提供理论判据,从而提高现场监测的针对性和准确性。得出结论：①破坏首先从采空区顶板开始,该区域是围岩位移最敏感处,可作为位移突变判据的监测点,是多点位移计布置的优选位置。②矿柱回采结束后,位于采动影响范围顶部的岩层引导着应力向采空区端部区域转移,随着采空区暴露面积的增加,其端部的支承应力随之增大,但当采空区顶板岩层发生破坏时,空区顶板应力向支承压力区转移的路径发生阻断,破坏后的采空区顶部岩体重力不再向其端部传递,支承压力区的压力出现下降的趋势,表现为应力反弹现象,这种现象为现场应力监测进行采空区突然塌陷预报时提供了理论判据,因此,在采空区端部区域布置应力传感器优于其它位置。     

贯穿断层及隐伏巷道对某露天边坡稳定性影响数值模拟分析

为研究贯穿断层(F₁)及历史采空巷道对广东某露天矿边坡稳定性的影响,基于现场工程调查得到不同岩组的岩体质量评价指标,采用Hoek-Brown强度准则及工程类比法得到岩体参数,结合实际工况建立含贯穿断层及历史采空巷道的三维地质模型进行综合边坡稳定性分析。结果显示：在154 m及197 m水平位置的历史采空巷道,边坡顶部及坡面位移较小,拉应力小于岩体抗拉强度,同时塑性区未能进行上下贯通;矿区贯穿断层(F₁)在坡面的拉应力值小于全风化岩体的抗拉强度,最大位移仅在坡顶及底部,竖向位移量为1.4 mm,在贯穿断层附近塑性区无贯穿情况发生。结合以上分析,贯穿断层及历史采空巷道对自然状态下的边坡稳定性影响不大,该结论为矿山安全生产奠定了基础。     

五道岭钼矿大规模采空区群失稳复活的数值模拟

五道岭钼矿由于无序开采形成了大规模的采空区群,先后造成了3次大规模的地压活动,大量矿柱失稳破坏。根据现场复杂采空区群的几何形态,建立矿山遗留空区三维数值模型。利用MIDAS对上部采空区及隔离带的应力、位移和塑性区分布特征进行了数值模拟。数值结果表明：五道岭钼矿大规模采空区群必须进行充填处理,否则,极有可能出现失稳复活现象。     

地下空区顶板破坏特征物理实验及数值模拟

针对地下空区充填后难以接顶引起顶板破坏并导致地表沉陷的问题,采用物理相似模拟和数值模拟的方法从破坏形式、应力等方面研究了地下空区顶板的破坏变形规律,并对空区顶板内部进行位移监测,降低了单一因素影响的偏离性,提高了空区顶板稳定性评价的合理性。通过物理实验发现：地下空区顶板在垂直加载下,随荷载增加,裂隙首先出现在顶板中心区域,并逐渐向侧帮发育,直至模型彻底破坏;通过数值模拟实验发现：中央区域存在拉应力集中区,该区域最容易破坏;通过监测结果发现：随载荷增加,顶板周端位移较中央部位更小,越接近顶板中心,顶板的位移量差值越小。将物理实验、数值模拟实验与监测结果进行对比,三者吻合较好。研究结果对地下空区处理、地下开采方法及矿柱的留设具有指导意义。     

缓倾煤层采空区上覆岩体变形特征物理模拟研究

以贵州马达岭滑坡所在的自然边坡为原型,通过框架物理模型试验,研究了缓倾煤层采空区上覆岩体沿岩层走向方向的变形过程,分析采动滑坡变形破坏机制。研究结果表明：煤层开采后,上覆岩层发生应力重分布,采空区边界形成拉应力集中区;上覆岩层产生以沉降为主的弯曲变形,而在坡肩和坡脚部位产生较明显水平向外位移;变形过程中先在采空区后边界部位产生裂缝,回采煤柱后,裂缝贯通,形成潜在滑面。     

复杂空区群对周边地质体环境影响研究

为了研究某矿山井下复杂空区群对周边地质体环境的影响, 根据现场空区实测数据, 采用多款工程应用软件相结合的方式, 精确建立了计算区域的数值计算网格模型, 并对计算结果进行了研究分析。结果表明: 区域内地表存在两个不同幅值的沉降中心, 但空区对地表环境影响不明显。空区的形成扰动了地质体内部环境, 造成空区周边围岩局部区域位移增加以及应力集中, 但应力峰值远小于围岩的极限强度。空区间存在复杂的相互作用关系, 在现有地应力及空区赋存条件下, 下部中段空区对上部中段空区周边围岩应力分布影响很小, 但对位移的分布有显著影响。     

采空区应力分布的有限元分析计算

用有限元法分析计算了寿王坟铜矿南六号采空区特定围岩地质特征下的应力分布，为寿王坟铜矿合理开采南六号采空区深部矿体，以及由此而引起的地压活动的地压监测提供了必要的切合实际的判据。     

浅埋深蹬空底板煤柱群动态失稳机理及防治

针对山西元宝湾煤矿浅埋深上覆和下伏柱式采空区中部煤层的安全复采难题,综合采用理论分析、实验室实验、物理模拟、数值模拟和现场实测方法,探究了柱采区蹬空开采底板煤柱垂直荷载及内应力分布形态,并基于Mises等效应力探讨了柱采区蹬空煤柱潜在破坏形式;揭示了柱采区蹬空开采底板关键柱破坏形式及破坏剥落体运动特征;阐明了底板煤柱破...     

切顶卸压自动成巷的离散元数值模拟

切顶卸压自动成巷无煤柱开采技术是一种经济有效的无煤柱开采新技术,目前,对此技术进行关键参数研究多采用基于连续力学理论的数值模拟方法,难以实现顶板离层与垮落等物理现象的模拟。采用三维离散元软件对浅埋深煤层切顶卸压自动成巷进行研究,较详细分析了不同切缝高度下采空区上覆顶板岩层应力场与变形移动规律。研究结果表明：离散元法可有效地模拟出上覆岩层的应力场演变过程、块体的位移及岩层跨落;不同顶板预裂切顶高度对顶板顺利切顶成巷有较大影响,切缝应有效切断采空区顶板与留巷顶板间的应力传递。研究结果对切顶卸压自动成巷技术应用过程中参数的研究与分析有一定借鉴意义。