开采沉陷地表变形可视化计算分析系统

在建筑物下开采时，预计地表任意点的下沉、倾斜、曲率、水平移动和水平变形的最大值及出现的位置，可以被用来判别建筑物是否受到开采的影响以及受到开采影响的程度，科学指导地下开采以及地面环境评价。     

山区采动地表数字地面模型及应用

衡量矿山地下开采引起地表移动的变形参量包括下沉、水平移动、倾斜、水平变形和曲率,根据其具有显著的空间特征,首次提出了山区采动地表数字地面模型种类,并应用山区开采沉陷预计绘制了地表移动变形等值线,结合矿区地表建筑物损坏的临界变形值,提出应用数字化形式对地表建筑物损坏等级及损坏范围的判定方法,以此为矿区地面建筑物的预先防护提供决策。     

高等级公路在开采影响下的破坏现象探讨

根据地下开采引起的地表破坏现象,借鉴建筑物下、水体下、铁路下采煤,结合高等级公路自身属于带状建筑物的特点,分别讨论了地下开采引起的地表下沉、倾斜、曲率、水平移动和水平变形对高等级公路的破坏现象。地下煤炭被采出并达到一定规模后将引起采空区上覆岩层冒落破坏,继续开采,破坏现象将影响到地表,引起地表移动变形,导致地表建筑物、构筑物受到不同程度的破坏。对于高等级公路,地下开采影响到路基路面后,将使高等级公路产生路面移动盆地、路面台阶和裂缝、路面塌陷坑和塌陷槽、路基高路堤沉陷以及边坡坍方等破坏现象。     

马城矿多中段叠加开采对上覆岩体移动与变形的影响

地下矿产开采过程中诱发的上部岩体移动将严重影响生产安全,主要原因是大规模的地下开采引起围岩移动,破坏了围岩原有的力学平衡状态,造成应力重分布,岩石移动逐渐波及到地表,引起了地表变形。为了研究多中段叠加开采对上覆岩体移动与变形的影响,以马城矿工程为例,运用MIDAS,FLAC3D等数值模拟方法模拟不同开采中段条件下地表移动与变形特点,得出各阶段沉降与水平位移值,计算相应变形值,简要介绍了地下开采引起的地表移动变形5项指标对地表建筑物的影响。研究表明:最终地表移动变形是多次重复开采扰动的叠加作用,并根据国家标准界定出移动角,从而为同类矿山的开采设计提供了科学依据。     

煤矿安全开采深度的预计与判定研究

煤矿开采向深部转移时,应该存在一个安全开采深度,在该深度以下开采时,地面建筑物不会发生破坏性变形。依据地下开采时地表任意一点地表下沉计算为基础,结合地表倾斜、曲率、水平移动变形,按照砖混结构建筑物的临界变形值,得出了煤矿安全开采深度的判定方法与计算公式,并探讨和分析了安全开采深度的影响因素。     

矿山塌陷区房屋移动可升降点式基础设计参数确定

由于矿山地下开采引起地表的不均匀变形(如水平拉伸、压缩、倾斜、曲率等),对建筑物基础产生附加作用力。论文分析了地下矿山开采对建筑物的影响,提出了移动可升降点式基础基本思想,确定了移动可升降点式基础的设计参数,此抗采动理论改善了传统的“条形基础抗采动房屋”的结构性能,使得建筑物能更有效地吸收和抵抗地表移动和变形,拓宽了地下开采后地面建筑物保护研究的思路。     

充填开采地表移动变形规律数值模拟分析

为了研究充填开采地表移动变形规律,简要介绍了地下开采引起的地表移动和变形5项指标对地表建筑物影响情况,分析了5项指标之间的内在联系和对地表建筑物造成破坏的直接原因,引入了地表“下沉梯度”和“水平移动梯度”的概念,从而对充填开采提出了新的评价指标和要求,在减缓地表下沉量和水平移动量的基础上,需要重点关注对梯度的控制情况。针对新阳矿十采区10203充填开采工作面现场条件建立FLAC3D数值模型,对比分析充填法和垮落法开采的地表移动梯度变化规律。研究表明:充填开采减小了地表下沉量和水平移动量,显著降低了地表下沉梯度和水平移动梯度,地表趋近于均匀下沉和连续变形,能够有效地保证地表建筑物的安全。     

用活动基础法保护采动建筑物可行性研究

1 引言地下煤层被采出后,采空区上方的地表产生移动和变形,这种移动和变形波及建筑物时,在建筑物上产生附加应力,致使建筑物受到不同程度的影响,甚至威胁建筑物的安全和使用。为了保护建筑物免受地下开采的影响和危害,国内外一些专家、学者经过研究、实践,提出了很多保护建筑物免遭损坏的开采工艺措施和结构保护措施。本文介绍了采用活动基础法保护采动建筑物。其原理可靠、结构简单、调整安全,既能吸收水平变形,又能消除曲率变形,也能防止倾斜变形对建筑物的影响,     

地下开采岩体移动对矿区建筑物安全影响研究

针对金属矿地下开采引起的岩体移动问题，根据弹性力学理论建立了地表移动预测分析的三维理论模型，并用于鲁中铁矿地下开采引起的地表移动预测分析。在分析过程中，采用Matlab软件进行数值积分计算和图形绘制。通过工程实例计算分析表明，计算所获理论结果和实测数据基本一致。可见，所建立的数学模型满足工程精度要求，适用于研究分析金属矿体地下开采引起岩体移动变形以及地表建筑物安全评价。     

开采影响地表点变形状态分析及主变形值计算

为准确掌握地下开采造成的地表点在任意方向上的移动变形状态及主变形值大小,基于概率积分法基本原理分析了地表点在开采影响下的移动变形状态,建立了地表主变形及其方向的计算方法;采用"应变花"思想,构建了已知任意2个不同方向地表倾斜、水平移动计算地表任意方向的倾斜、水平移动及其主变形值和方向的计算模型以及已知任意3个不同方向的曲率、水平变形值计算该点在平面上任意方向的曲率、水平变形、扭曲、剪切及其主变形值和方向的公式。以2个计算案例说明了公式的使用方法及采用地表移动最大值进行建筑物影响等级判断的重要性。"应变花"算法可以计算地表点任意方向的平面变形状态,易于与现有开采沉陷预计程序结合,对准确掌握开采地表移动变形情况、建(构)筑物损害评估及采空区上方抗变形建筑物设计具有指导意义。     

铀矿床“三下”开采试验采场地压和岩层移动观测研究

本文介绍铀矿床“三下”开采试验采场地压和岩层移动观测研究的情况。 采场地压、覆岩破坏、水文变化、地表和建筑物移动变形等情况是检验“三下”开采效果的一些重要参数。为了掌握这些参数,利用支柱测力计、顶板动态仪、测缝计、光应力计、大应变计、单点位移计、水准仪、应力计等仪器,分别在井下有关地段和地表、民房等地进行了移动变形等观测,获得了大量数据。两年多的观测结果表明,采场土覆岩层没有产生垂直方向和水平方向的位移或错动,顶板压力不大,地表及建筑物没有发生任何变化。证明采用下向胶结充填采矿法在莲花矿段进行“三下”开采的试验是成功的。文章介绍的观测方法有参考价值。     

充填法开采诱发矿山地表沉降数值分析研究北大核心

地下开采对地表河流、公路、构筑物等扰动影响是矿山首要关注的问题,传统的岩体移动带圈定难以直接确定地表河流、道路的稳定性。为探究地下开采对地表沉降的影响,采用FLAC 3D软件对小栗子一、二铁矿区充填开采过程中地表的岩移数值模拟计算的方法,分析地下开采过程对地表沉降变形、地表河流及邻矿运输道路稳定性等的影响。结果表明:地表的绝对位移较小,倾斜率、曲率、水平变形值等指标均远小于规范允许值,稳定性较好,整个地表均较为稳定,同时进一步说明了要保持地表河流、运输道路的稳定,采空区回填非常必要。计算结果可为矿山的安全开采提供一定的理论支撑。     

采煤沉陷区“地-基-塔”变形监测分析软件研发与应用

为了实现采煤沉陷过程中杆塔随地表发生移动变形的实时监测,基于地表、基础、杆塔3对象测点的坐标数据,研发了由坐标数据进行移动变形分析的换算模型,开发了用于下沉、倾斜、水平移动、水平变形4指标的变形数据存储、分析、呈现应用程序。实测数据分析结果表明,软件分析结果准确,可实现数据查询、显示和分析,可为地下采煤过程中地表杆塔的保护提供技术支持。     

复杂采空区充填开采对地面建筑的影响研究

矿山地下开采引起的围岩应力变化及地表变形影响着地面建筑物的安全。采用ABAQUS有限元软件对金属矿山充填开采引起的岩体变形及地表移动规律进行了研究。以矿山实际开采现状及实测数据为基础,建立了具有复杂空间结构的三维地层模型,利用子程序SIGINI编程施加地应力,采用修正Mohr-Coulomb模型模拟岩体,计算得出：由于围岩力学强度较高,开采引起顶板下沉量相对较小,充填对于控制底鼓具有一定抑制作用;预留矿柱主要承受较大竖向压应力,矿柱尺寸越小压缩量越大;地表充填站位于采空区边缘位置,水平及竖向位移相对较小,地表变形主要集中在采空区中部位置。研究成果可为矿山安全开采提供依据,为地面监测点的选择提供参考。     

煤矿地下开采对建筑物的变形和破坏机理研究

在对煤矿地下开采引起的地面建筑物变形机理分析的基础上,对井下回采时地表移动和建筑物变形过程,以及不同地表变形对建筑物的影响进行了研究,提出了有效地吸收和抵抗地表移动和变形的建筑物设计思路,可为减少采动区建筑物的损害提供参考。     

利用位移场计算地下开采引起的地表变形

地表的水平变形、倾斜和曲率是评价场地变形情况和划分移动界限的重要指标。地表上一点的变形值随方向而变化,然而传统的剖面法则是沿剖面方向计算地表变形,因此不仅有可能低估了地表变形值,也难以获得变形等值线图。将地表离散成规则的网格,基于最小二乘法并利用相邻节点位移信息计算节点的水平变形矩阵、倾斜向量和曲率向量。最后通过形函数插值获得整个地表的变形场。案例表明,该方法能够准确地获得地表每点的最大变形值和方向,并易于形成变形等值线图。由此可见,本方法克服了传统剖面法缺点,为有效地评价地下矿山开采引起的地表移动提供手段。