地下采矿引起地表塌陷离散元PFC2D数值模拟研究

采用离散元PFC^2D建立了地质剖面颗粒流模型，研究了矿体开采过程中上覆岩层裂缝形成与发展过程，揭示上覆岩层逐渐垮塌崩落的机理。结果表明，随着矿体的开采，裂隙不断向上发展，裂隙数增加。开采矿体后形成的采空区造成了上覆岩层的拉裂-剪裂破坏，岩层中不断有新生裂缝产生。上覆岩层主要以拉裂缝发展为主，在拉裂缝发展区域两端产生部分剪破坏裂缝，在空区两端已经出现向上发展的裂缝集聚，是空区顶板逐渐垮塌崩落的征兆。开采第3分层和第4分层矿体后，出现了局部顶板垮塌现象，且垮塌崩落逐渐发展为整个采空区顶板垮塌，最终垮塌崩落至地表，在地表初步形成一个小塌陷坑。塌陷坑发展过程依据裂隙数可细分为平稳发展时期、缓慢发展时期、快速发展时期和结束发展时期，揭示了井下矿体开采致使上覆岩层拉裂-空区两端剪裂-整体垮塌崩落的形成机理。     

夏甸金矿地表沉降的计算机模拟

针对夏甸金矿实际问题,在对现场采矿方法和地表监测等情况调查后,利用FLAC3D对采空区影响的矿岩移动情况进行数值模拟分析。分析结果表明,在当前生产条件下,矿山开采对地表无影响;同时基于散体流动时空演化仿真模型,研发了夏甸金矿地表沉降计算机模拟系统,给出了模拟结果,认为在实验范围内,松散系数超过1.2时矿山开采对地表无影响。计算机模拟结果为矿山决策支持提供了科学依据,也为进一步研究因地下开采引起的地表沉降问题做了有益的尝试。     

石膏矿采空区地面塌陷特征的离散元模拟

邳北石膏矿区由于石膏矿大量开采引发的采空区地面塌陷灾害日益严重,掌握石膏矿采空塌陷过程及控制因素,对保障矿区人民生命财产安全具有重要的意义.根据希州石膏矿典型的工程地质条件,利用MatDEM建立了采空区离散元模型,研究了矿房数量、矿房尺寸、矿柱宽度以及护顶层厚度对采空区塌陷特征的影响,同时研究了塌落拱稳定的影响因素,揭...     

矿区采空塌陷与地裂缝灾害探析

采空塌陷与地裂缝灾害是由采煤所引发的地质灾害之一,对矿区的生态环境和经济发展产生了重大影响。分析了矿区采空塌陷与地裂缝地质灾害的形成原因与影响因素,探讨了采空塌陷与地裂缝的危害,并对采空塌陷与地裂缝进行了分级评价。从建立地质灾害信息系统和管理两个角度,提出了采空塌陷与地裂缝灾害防治建议。     

采动地表沉降时间函数的确定方法及其应用

为了对煤矿井下回采工作面推进过程中地表点沉降的位移量进行准确预测,以为地面煤层气开发钻井的工程防护和安全性预测提供准确的基础数据。建立了以回采速度、煤层埋藏深度和地表采动影响半径表征的地表沉降时间迟滞参数,准确的表征了不同矿区地质、回采条件下的地表及采场覆岩沉降的时间迟滞特性;同时,将该参数引入地表沉降曲线,建立了以矿区地表沉降参数和回采速度为基本参数的地表沉降时间函数。通过与兴隆庄煤矿地表沉降监测数据的对比分析可知,地表沉降时间函数模型的预测结果与实际监测结果是基本一致的,从而证明了模型函数的正确性。     

崩落法开采地表塌陷坑沉降变形监测研究

大红山铁矿Ⅱ-1主矿体崩落法开采导致的地表塌陷坑可以作为一个非常经济、理想的排废场,但是必须保证废石回填治理工程的安全。基于工程技术难题,矿山采取了全方位、多手段的监(观)测技术,包括上覆岩层钻孔探测、地压观测巷道观测、微震监测、无人机高清航拍、GPS地表变形监测、卫星遥感精细变形监测等,对上覆岩层崩落高度、是否存在较大规模隐伏空区、地表塌陷程度及其规律与趋势等进行了详细监(观)测与数据分析。研究数据与废石回填工程实践均表明,崩落法采区上覆岩层内没有较大规模的隐伏空区,地表塌陷沉降是渐进可控的,而不是突变的,排废人员与设备可以安全地在塌陷区及周边进行排废作业。     

莱芜市煤矿采空区采空塌陷概况及防治探讨

随着煤矿采空区逐步扩大,采空区的采空塌陷问题严重影响人们的生存环境,阻碍了莱芜市社会经济可持续发展。近年来,莱芜市进行了大量煤矿采空区的地质调查及防治工作,总结了莱芜市煤矿采空区的采空塌陷概况及影响因素,并提出了综合防治措施建议。     

浅谈西曲矿采空塌陷地表裂缝的分布特征

以南四盘区为例,通过实例详细阐述了回采造成的地表裂缝的分布类型、分布状况及其分布特征.     

采空区塌陷的离散元模拟

采矿区的稳定以及因塌陷而产生的地质灾害是人们目前急需解决的问题.采用离散元法对含不连续面岩体的采矿区进行了模拟计算,并以此来评价采空区的稳定,以及可能因塌陷而导致的地面影响范围,模拟计算结果与实际情况吻合较好,误差11.7%,这为以后进行类似的分析和评价提供了一种新的方法.     

煤炭开采引起的采空塌陷问题与对策

以山西省为例,研究了采空塌陷对环境破坏的表现形式,并在历年采空塌陷情况的调查基础上对未来的发展趋势作了预测,数据表明:采空塌陷对山西省环境的破坏已经非常严重,如果放任发展,到2020年采空塌陷面积将会占山西省面积的1/5.加强对采空塌陷的治理已经刻不容缓,从绿色采矿的角度给出了治理的建议和对策.     

我国煤矿采空塌陷损失大

据研究人员测算出我国煤炭平均采空塌陷系数为0．24(公顷／万吨)。仅2002年，我国新增采空塌陷造成的经济损失累计已超过500亿元。重点煤矿的平均采空塌陷面积约占矿区含煤面积的十分之一。以山西为例，1980年至1999年的20年间，全省生产原煤34．1亿吨，相应的采空塌陷面积达到8．18万公顷，采空塌陷所引发的耕地破坏、地面和地下工程损毁损失约为22．51亿元，平均开采1万吨煤，造成采空塌陷灾害直接经济损失6600元。     

巨厚黄土层下采动引起的地表塌陷裂缝区复垦问题探讨

通过对巨厚黄土层下采动所引起的地表塌陷裂缝区的特点及规律分析，并依据其特点与规律对巨厚黄土层地表塌陷裂缝区复垦技术，以及防渗层材料进行研究。     

采空塌陷影响因素分析及颗粒元数值模拟研究

分析了顶板暴露面积、矿柱留设尺寸、开采深度、围岩性质、地质构造、工程扰动等因素对采空区稳定性的影响。提出了基于“复合应力拱”的采空群稳定性分析模型, 并采用颗粒流数值模拟方法对具体工程案例进行了计算验证, 结果与复合应力拱理论具有良好的符合性, 表明这一方法适用于分析采空塌陷等复杂的、不连续体的力学过程, 对矿山的安全生产具有一定的指导意义。     

开采顺序对采场稳定性及地表沉降影响的数值模拟研究

结合采矿方法创建了回采过程数值计算模型, 采用有限元分析软件对不同开采顺序下的采场顶底板应力、位移等情况进行了模拟计算, 同时对不同开采方案引起的地表位移情况进行了分析, 最终确定了最优的回采顺序及开采方案。研究结果可为矿山的安全、高效生产提供技术指导和决策依据。     

陡倾结构金属矿山岩层移动和地表变形的离散元模拟研究

以金山店铁矿东区为例,采用离散元软件UDEC,结合地表监测成果,从岩体破坏、岩层移动、地表变形3个方面开展陡倾地质结构下金属矿山岩层移动和地表变形机理研究。研究结果表明：随着采矿的推进,回采区顶部垮塌和张拉破坏贯通区范围不断扩大,岩体塑性变形破坏逐步加剧;地表沉降位移和水平位移随着各分段向下开挖而不断增加,在-680 m开采水平下,地表沉降位移最大值约72.6 m,水平位移最大值约29.9 m;由于陡倾结构面的存在,上盘的变形破坏范围明显大于下盘,上盘岩层移动表现出倾倒特征,下盘岩层移动表现出剪切-滑移特征;在采矿初期,移动角和陷落角较大,随着采矿的进行,角度不断减小,开采至-382 m水平后趋于稳定;实测地表变形特征和变化趋势与数值模拟结果基本相符。研究结果可为其他具有陡倾结构的金属矿山开采提供借鉴。     

城市隧道施工引起地表沉降数值模拟研究

本文以北京长安复线隧道工程为研究对象，采用FLAC^3D数值分析法，对该地区隧道施工引起的地表沉降进行了数值模拟研究，研究表明，数值模拟计算的地表沉降和实测的基本吻合，验证了所选取的土体本构关系和采用的边界条件的正确性，同时证明该数值模拟方法具有很大的可信度。研究结果为浅埋暗挖引起地表沉降的相关因素分析打好基础，为采用更有效的工程措施控制地表沉降提供依据。     

基于大变形离散元模拟分析的地表移动范围确定

以金平长安矿业有限公司地下开采对上部金平—老猛省级公路(简称金老公路)的影响为研究对象,在现场调查、室内岩石力学实验及矿岩体质量分级的基础上,采用大变形离散单元法2D-Block,对研究区域内0-2~#、4~#、2~#、3~#剖面在完全空场开采条件下地表的移动范围进行了研究。结果表明,在完全空场条件下,采动影响范围最大的0-2~#剖面西帮岩石移动角为52°,移动范围离金老公路约有75m,其余剖面移动范围离金老公路的最小水平距离都超过80m,地下开采对金老公路无影响。实践证明,采用离散元法研究地下开采对地表的影响范围是合适和可行的。     

浅谈左云煤层复采引起的地表变形

采空塌陷的发育程度由内因、外因共同决定.自然地理地质环境背景条件为内因,人类工程活动为外因.内因决定了采空塌陷的分布区域,外因则控制它的发育程度.     

金属矿空区冒落诱发地表塌陷范围的计算模型探讨

从采空区冒落过程入手,建立了采空区冒落诱发地表塌陷范围的计算方法。研究发现,地表的初始陷落是采空区剩余空间的突然上移,在重力场作用下,采空区冒透地表时对应的冒落等价椭圆中心在地表的投影位置,可作为地表塌陷坑中心的期望位置;而塌陷坑的尺度可根据采空区冒透地表时的剩余空间体积进行估算。该方法在小汪沟铁矿的应用结果表明,本文建立的地表初始塌陷位置估算式与实际误差不超过5%,该方法可用于估测地表塌陷的时间与空间,为地表陷落灾害的安全经济防治提供依据。