采动滑坡变形机理分析

地下煤层的开采会形成大范围的采空区,继而破坏上覆岩层结构,诱发山体滑坡。以山西某采动滑坡为例,采用有限元法,针对边坡在地下煤层采空的情况,对其进行建模分析其位移场的变化,同时探讨出采动滑坡的变形过程。     

降雨诱发滑坡机制研究及防治措施

主要阐述了降雨诱发滑坡机制的成因,并根据已有的三峡库区所发生的鸡扒子与新滩这两个典型滑坡提出一些防治措施,可供同类工程参考与借鉴。     

采动坡体稳定性的有限元数值模拟

通过对大量采动滑坡资料的研究,提出采用有限元数值方法对采动坡体的稳定性进行模拟分析,详细讨论了建模时应解决的几个问题,实例计算分析结果与实际采动滑坡有较好的一致性,因而计算结果有较高的精度。     

采动地基模拟试验研究

以中国矿业大学建筑工程学院首次研制成功的采动变形模拟试验台在普通粘土地基试验中的应用为基础，给出了地基模型顶底面下沉和水平移动的对应关系，为使用普通粘土做模拟试验奠定了基础。     

采动影响区外缘上覆黄土滑坡形成力学机制

以山西省阳泉市坡头滑坡为例,在详细查明矿区工程地质条件、滑坡变形破坏特征、采空区与滑坡发育的空间位置关系以及采空沉陷规律的基础上,应用FLAC3D数值模拟软件分析了采动影响区外缘第四系黄土覆盖层的应力应变关系、位移变形特征.获得了该滑坡形成的力学机理:黄土滑坡受采空区上覆岩层移动变形控制;采动引起上覆岩层的蠕动对表层黄土的挤压变形具有放大作用;黄土滑坡的变形破坏具有聚能效应.     

基于3D打印技术的建筑物采动变形物理模拟试验

井下大规模开采将导致覆岩产生移动、变形乃至破坏,并在地表形成大范围的沉陷区,形成不良地基,在沉陷区上兴建建(构)筑物将存在着较大的安全隐患,掌握建(构)筑物与地表的移动变形相关规律是确保建筑安全的前提。以沉陷区建筑物为研究对象,分别采用3D打印技术模拟建筑结构、砂石材料模拟岩土结构,构建建筑与岩土的耦合物理模拟实验,研究了煤层开采造成的地基移动变形对建筑物二楼顶部、一楼顶部等各部位的采动响应。研究结果表明：3D打印技术能够较好地实现几何相似与力学强度相似相匹配的建筑模拟,3D打印建筑模拟材料力学强度影响因素：填充率>材料性质>打印角度>打印厚度。     

重复采动影响下采场底板隔水层裂隙演化规律试验研究

我国华北型矿区均受石炭二叠纪煤系底部的太灰、奥灰强含水层影响。为分析带压开采过程中,受采动应力及水压双重作用下,煤层底板隔水层承载变形特征及其破坏机理,设计了承压水自动加载系统,通过物理模拟试验再现底板隔水层重复采动影响下裂隙萌生、扩展、贯通等破坏失稳过程。明确底板不同层位的裂隙分布及其形成机理,并通过全场位移监测系统得出底板岩层移动变形规律及位移分区特征。     

采动变形模拟试验台

介绍了采动变形模拟试验台的组成，功能及其稳定性。     

降雨诱发滑坡变形机理分析

该文通过对深圳某滑坡的野外勘查,监测成果资料的分析,认为该滑坡变形的主要影响因素是降雨(特别是暴雨),降雨量或暴雨越大,引起滑坡变形量越大,且暴雨对变形的影响更大.降雨入渗引起滑坡体抗滑力降低和滑坡体下滑力的增加是滑坡变形的重要外因.为滑坡稳定性预测预报和防治提供参考.     

采动诱发断层活化规律的试验研究

根据某煤矿F_2断层实际地质资料,通过相似材料模拟试验的方法对两盘工作面依次回采对断层活化的影响、断层带的应力变化规律及突水路径的形成进行研究,研究结果表明:随工作面的推进,断层界面的垂直向应力呈现先减小后增大的趋势,且同一推进步距时,上盘界面的应力变化量大于断层带的应力变化量,大于下盘界面的应力变化量;两盘煤层中间地带在两盘依次开采过程中均受到影响,其产生活化突水的可能性较大。     

缓倾煤层采空区滑坡形成机制数值模拟研究

以贵州都匀马达岭滑坡为例,采用离散元方法,研究了缓倾煤层采空区滑坡的变形发展过程,提出了该类矿区滑坡防治建议。研究结果表明:采空区顶板塌陷导致上覆岩层弯曲-沉陷,地表产生沉降变形,同时采空区边界部位产生倾倒式拉裂,在地表形成深大拉裂;采空区上部岩体沉陷变形导致坡脚部位岩层往坡外剪切滑移;中部滑面沿变形后倾向坡外的层面和陡倾节理组合形成阶梯状滑面。滑坡形成机制可概括为由采空区顶板变形引发的阶梯状蠕滑—拉裂—剪切滑移式滑坡。缓倾煤层采空区滑坡的防治应从防止采空区顶板塌陷入手,通过回填矸石或加强顶板的永久支护来防治采空区上覆坡体的变形。     

降雨对厚软基底排土场滑坡破坏的模拟预测

降雨是岩体强度降低重要影响因素,对于厚软基底而言,如何分析和预测降雨量大小对排土场安全的影响程度是矿山技术人员探索的主要问题。本文以某露天排土场为例,就降雨量大小对排土场的影响特性进行了数值模拟分析与预测研究,从中得到了随着降雨量增加,塑性破坏区不断增大,并逐渐形成滑移破坏面的过程,由此为排土场的安全治理与工程设计提供了决策依据。     

条带式Wongawilli开采煤柱失稳覆岩破坏分析

为研究条带式Wongawilli开采煤柱失稳覆岩破坏机理及岩层移动特征,结合赵屋煤矿15号煤连采一区地质采矿条件,采用理论分析、现场实测、公式计算及相似模拟相结合的方法,建立了条带式Wongawilli开采煤柱系统模型,分析了煤柱失稳机理及其对覆岩的影响。研究表明:条带式Wongawilli煤柱系统中,个别损害或者不规则(有尖角)煤柱在矿山压力及地下水侵泡等不良因素的共同作用下可能发生破坏失稳,进而引发相邻煤柱失稳,产生"多米诺"效应,从而导致整个煤柱系统失效;煤柱一旦发生失稳,开采工作面由非充分采动转化为充分采动,加剧覆岩破坏,导致地表塌陷。     

地下采煤对巍山山体裂缝影响的有限元分析

以开滦矿区赵各庄矿附近的巍山山体裂缝为研究对象,在归纳、分析以往资料的基础上,通过现场监测、数值模拟及综合因素耦合分析等方法,对巍山山体裂缝的成因、发展规律及其与地下采矿等因素的关系进行了研究.重点探讨了赵各庄矿井下开采对巍山山体稳定性的影响.数值模拟和现场监测结果表明：在巍山坡脚不被破坏的情况下,巍山不会产生大规模的滑塌破坏;巍山山体的破坏主要是山体南侧的各煤层开采引起山体产生向南方向的水平位移,由于山体各部位的位移不协调,在山坡上产生拉应力,形成山坡上的陡坎.     

高陡山体下煤层重复采动诱发岩质斜坡变形破坏过程分析

为研究高陡山体下煤层重复采动诱发岩质斜坡变形破坏过程,采用离散元数值模拟的方法,建立了高陡地形条件下煤层采动数值计算模型,从水平位移云图和纵向位移云图来分析煤层重复采动诱发岩质斜坡变形的渐进破坏过程。得出高陡山体下重复采动诱发坡体崩塌经历了3个阶段,即煤层初始变形阶段、重复采动导致坡体不均匀沉陷开裂阶段,坡体整体失稳垮塌阶段;同时得出坡体的不均匀变形引起整个坡体不同位置产生不同形式的破坏,坡表的最终失稳形式有滑坡和崩塌2种,主要由坡体的原始地形坡度和地层岩性决定。     

采高对煤层底板破坏深度的影响

随着埋深增大,原底板破坏深度经验公式对不同采高工作面底板破坏深度的预计误差增大。以赵固二矿为背景,通过有限元数值计算方法对底板破坏规律进行研究、采用矿井对称四极电剖面法对不同采高底板破坏深度进行实测并运用Spass软件对4个底板采动破坏影响因素与底板破坏深度的关系进行多元统计回归分析。研究得出,煤层埋深较大时采高对底板破坏深度的影响明显;随着采高的增大,底板垂直应力减小,围岩竖直位移增大,位移等值线梯度减小,底板破坏深度增大;考虑采高因素的底板破坏深度线性回归公式对煤层开采工作面底板破坏深度的预计准确率高,适用性强。     

逆断层下盘工作面回采扰动引发断层活化特征的试验研究

为分析逆断层下盘工作面回采对断层面错动失稳影响,在双轴等压加载条件下,试验获得了逆断层下盘煤层回采扰动下断层活化失稳特征。结果表明:回采工作面围岩由内向外形成采动卸压区、支承升压区、原始应力区的动态演化将诱发断层构造错动活化,且逆断层构造更易受回采工作面扰动区影响;双向等压条件下逆断层下盘煤层开挖,垂直方向扰动与水平方向扰动载荷比由1逐渐增加至6,断层面发生离层或剪滑失稳的危险升高;断层构造面附近应变呈不均匀分布,且煤层处应变明显高于顶、底板岩层;煤层开挖引发的声发射事件84%能量分布在10-13~10-10 J,主要分布于煤层顶板岩层,且跨越断层面声发射事件较少,表明断层构造对应力扰动有阻断作用;开挖煤层与断层面交叉处是声发射事件集聚区域,发生错动失稳危险性较高。对比赵楼煤矿1303工作面实际矿震数据,矿震震源与试验声发射源空间分布特征具有一定相似性,佐证了类逆断层组合结构岩石试验方法的可行性。     

S矿区采动覆岩破坏的实例研究

煤矿地下开采造成水资源的破坏和污染,为了保护S矿区地表水资源和保证安全开采,在分析了该矿区覆岩工程地质特征的基础上,根据该矿区岩层柱状图,建立了煤层覆岩的力学模型,利用FLAC软件计算了煤层开采工作面推进到不同距离时覆岩的应力场,绘出了覆岩塑性区分布图,分析了薄基岩厚松散层下开采煤层时覆岩的应力特征和破坏高度,得出在煤壁和开切眼处覆岩以剪切破坏为主,而采空区上部以拉伸破坏为主;随着工作面的推进,覆岩破坏波及到第四系底部;进一步分析第四系底部粘土层的物理力学性质,得出该粘土层有良好的隔水性,指出工作面可以安全开采,并得到工程验证。     

煤矿井巷上方大型老滑坡复活机理与致灾过程

我国不少矿井直接坐落在高陡斜坡或老滑坡的坡脚,工程活动使边坡失稳或使老滑坡复活诱发地质灾害现象时有发生。对大型老滑坡而言,其复活变形持续时间长、滑移方向因应力场条件变化而改变、且具有多级非连续破坏等特征,给滑坡的稳定评价与科学防治带来难题。本文以朱家店煤矿滑坡为例,通过现场勘查和监测研究,详细查明了滑坡区工程地质条件、滑坡复活的各种诱发因素、滑坡的变形破坏特征以及工程活动与滑坡复活的时空关系等;在此基础上,对滑坡在井洞修筑、坡体堆载前后及坡脚开挖不同应力环境下的稳定性和变形特征进行了FLAC3D数值模拟分析,再现了滑坡质点位移、塑性状态和应变增量的变化规律,以及滑坡下部采煤巷道的受力和位移的变化特征,所得结论与现场监测结果一致。     

强降雨洪水条件下尾矿库溃坝灾害影响研究

强降雨是导致尾矿库发生溃坝灾害的重要因素。为进一步探究强降雨洪水条件下尾矿库溃坝灾害影响,依托四川某尾矿库为研究对象,分析不同降雨频率条件下（200年、500年、1000年）的洪水暴发强度,并结合FLO-2D软件对强降雨条件下尾矿库溃坝影响进行了数值模拟。研究结果表明：溃坝量对尾矿库溃坝致灾程度有显著影响,溃坝砂流的灾害影响程度随溃坝量的增加而增大;溃坝尾砂流的最大淹没高度和峰值流速随溃坝量的增加而增大,下泄砂流的沿程淹没高度随尾砂运动距离的增加呈下降趋势;在地面高程变化幅度大的区域砂流的流速明显偏大,地面高程变化对砂流流速变化有较大影响。根据溃坝模拟结果,对强降雨条件下的溃坝尾砂流致灾影响程度进行了预估,为相关尾矿库溃坝灾害预测提供了参考。