琅琊山铜矿地下采矿对复杂地表环境安全影响研究

为分析琅琊山铜矿地下采矿对矿区地表复杂的建(构)筑物造成的影响,建立了地表地形和地下开采模型,采用数值模拟方法对矿山地下采矿造成的地表沉降变形进行模拟,得出地表最大沉降值为48.4 mm,且各个沉降区域分布扩展较为均匀,倾斜变形、曲率及水平变形最大值均小于允许指标。采取模拟监测的方法,通过布置主监测线和辅助监测线来获得监测数据,对沉降变形进行修正。主监测线最大沉降值为45.99 mm,辅助监测线监测结果与主监测线监测结果相近。研究结果表明,沉降最大区域附近属于均匀变形,开采对地表建(构)筑物安全影响较小,同时也为矿山开展地质灾害防治工作提供了理论依据。     

某金属矿地下开采地表沉降影响分析

针对某金属矿向深部开采过程中遇到的地表沉降问题，通过建立该矿山全生命周期内矿体数值模型，研究随开采深度的增加，地表沉降对建(构)筑物和上覆岩层稳定性的影响。采用Midas数值模拟方法模拟矿体逐步开挖后，对地表沉降变形进行分析。研究结果表明，当矿体开采到-800 m中段时，在地表形成了近似圆形的沉降盆地，地表建(构)筑物的最大地表沉降量为16.77 mm，最大水平位移为-7.33 mm，地表最大倾斜为-0.041 mm/m，最大曲率为0.036×10^-3 mm/m²，最大水平变形为-0.052 mm/m。地表沉降及变形值均不超过“三下”采矿规范限值，并且矿山采用充填采矿有效控制了井下采动对岩体的移动，地表及建(构)筑物不会出现明显的沉陷问题，对于该矿深部开采对地表沉降影响分析有一定的参考价值。     

某铁矿地下开采对地表建(构)筑物的安全影响研究

为合理留设某铁矿隔水护顶矿柱,科学预测矿山地下开采对村庄、道路等建(构)筑物的安全影响,防止开采活动造成地表水漏失和建(构)筑物破坏,根据矿山地质和设计资料,采用3种不同理论计算方法对矿山隔水护顶矿柱厚度进行了计算,确定了隔水护顶矿柱的安全厚度。利用数值模拟软件对矿山不同阶段的开采过程进行了模拟,分析和总结了地表沉降值、沉降中心位置及地表变形的变化规律,明确了矿山地下开采过程中地表需重点监测和防范的区域。在数值模拟得到的位移数据基础上,通过理论公式计算,得出了矿区地表最大倾斜、曲率和水平变形值分别为1.72 mm/m、0.16×10~(-3) m~(-1)和0.71 mm/m,小于地表建(构)筑物保护等级对应的允许变形值。研究结果表明,在留设合理的隔水护顶矿柱并按设计要求进行开采的基础上,矿山开采引起的地表变形不会对地表建(构)筑物安全造成威胁,为矿山建设和生产安全提供了理论依据。     

某萤石矿开采对地表建（构）筑物安全影响研究

新桥萤石矿历经多年建设，在地表4#~6#勘探线范围内陆续建设有办公楼、钢构房车间、车棚、休息室等建筑物。随着地下采矿工作的不断开展，矿区地表出现了一定程度的变化，为探索矿区地表建（构）筑物的安全性，避免矿体压覆影响矿山开采的经济效益，通过布置监测点的方式，沿矿区周边道路布置了5条监测线路，并形成闭合网络，同时在矿区地表重要建筑物拐点布置了若干监测点。结果显示，地表最大变形值位于华翔路和新桥路监测线中，倾斜变形为0.22 mm/m，水平变形为0.02 mm/m，均小于Ⅱ级建筑物保护等级允许范围的规定值，表明矿山在开采过程中对地表建（构）筑物的保护工作取得了较好的效果，为矿山后期开采规划提供了参考依据。     

地下采空区对地表建构筑物的影响分析

为明确矿山地下采空区对地表建(构)筑物的影响范围和程度,采用数字化矿山软件Dimine及岩土有限元分析软件Midas GTS NX联合构建三维地质模型,并借助三维有限差分软件FLAC3D对矿山开采结束后引起的岩层移动和影响范围进行了仿真再现模拟分析。根据地表移动变形值大小及相关规程,对地表建(构)筑物的影响程度进行合理判定,并按边界角划定地表影响范围。研究结果表明:地下采空区引起的地表倾斜、曲率及水平变形均不会对地表建(构)筑物造成影响,同时,圈定的地表影响范围具有一定的可信度,可为类似工程提供借鉴。     

大降深疏水对建筑物稳定性的影响研究

针对松散冲积层大规模水体疏放易引起地表沉降变形与建筑物破坏的问题,根据朱仙庄矿邻近矿区兴隆庄矿的长期实测资料,建立了分土层的地层压缩量及地面倾斜值计算模型,并对朱仙庄矿疏水影响区域的井筒及典型建筑物的沉降量及倾斜值进行了预计和损害评价。结果表明:朱仙庄矿松散土层砂砾、粗砂的压缩率最大,为0.174 8 mm/m~2,黏土的压缩率最小,为0.051 7 mm/m~2;该区域典型建(构)筑物地表下沉量最大为532.75 mm,最小为237.04 mm;地面倾斜值最大为0.120 mm/m,未达到建(构)筑物Ⅰ级损坏等级;考虑地表建(构)筑物的稳定性和地表积水问题,提出了控制疏水降深和速度、建(构)筑物搬迁或排水、公路增高回填、调查井壁与井塔与其装备的相互位置关系等预防建(构)筑物破坏的技术防治措施。     

某铁矿地下开采地表变形数值模拟

地下矿产的开发不可避免地造成地表沉陷和移动变形,对矿区地表建(构)筑物造成一定的影响。为定性和定量研究矿区地表变形特征,运用FLAC3D数值模拟方法,对某铁矿开采引起的地表变形区域进行了划分,结果表明,地表建(构)筑物大多位于地表移动边界之外,扩界开采带来的影响较小。     

工程开挖引起的地表移动及变形测量

分析了地下矿山、露天矿山开采，铁路、公路、基坑、隧道和地下工程开挖引起的周围地表移动与变形的特点。地表构(建)筑物都允许有微小的沉降和变形而不影响其正常使用并造成损害，文章介绍了通过地表移动预计和地表及其近邻建(构)筑物的变形测量，掌握变形规律，达到预防工程开挖灾害发生，判定其安全程度的目的。     

矿山开采对生态环境的影响评价

依据鑫发煤矿的地质采矿条件,按照概率积分法、矿山开采对地表所造成的移动变形进行了预计,对地表建(构)筑物、评价区内生态环境所造成的影响进行评价分析,提出了矿山开采后所采取的相应措施。     

基于概率积分法的济宁某矿地表位移规律研究

采空区上方地表移动变形将严重影响附近建(构)筑物的安全。为分析地表移动变形引起建(构)筑物的破坏类型,明确地表沉降、倾斜、曲率对建(构)筑物的影响,基于概率积分法,以济宁北部某矿3307工作面为例,结合地表实测位移结果与FLAC3D数值模拟,分析了地表移动变形规律,并对地表建(构)筑物进行了安全性分析。研究表明:(1)随着工作面推进,地表下沉量逐渐增大,当采空区长度达到2倍的影响半径时,地表盆地最低位置开始触底,此时下沉量达到最大值。随着工作面继续推进,地表盆地尺寸不断扩大,最大下沉值不再增大。(2)开采深度对地表盆地形状具有重要影响,当开采深度较小时,地表盆地近似为开采工作面形状,随着开采深度增大,地表盆地逐渐趋近于椭圆形。(3)对3307工作面地表变形规律进行分析,将实测结果与理论计算结果进行了对比,两者误差小于5%,证明了理论计算结果的合理性。     

地下铁矿扩界开采地表影响范围计算

矿山开采过程中往往会形成一定的空区造成地表的沉陷。为确保矿山的安全生产并提供地表影响范围计算的科学依据,针对某铁矿采用胶结充填法采矿需进行扩界开采的工程实际,将该矿的地表影响范围运用概率积分法和FLAC3D数值模拟软件进行预测。在已知该矿9条勘探线矿体形状的基础上,取地表沉陷数值为参考标准计算出地表最大变形区域;以FLAC^3D建立矿山的仿真模型,真实反映矿区的三维地理、地质信息和各地层材料的内在属性,模拟开挖过程中地表变形的动态发展,最终确定地表变形等值线图。由此得出矿区开采中心部位沉降值为18 mm,生产企业周围沉降值cm级以下,居民住房位于2 mm沉降圈以外,扩界开采带来的影响较小。地表监测数据进一步佐证了上述计算的准确性,扩界开采地表沉降范围计算可以指导矿山生产保证安全,有长远的意义。     

基于MSPS系统和FLAC3D软件的地下开采地表沉陷预测分析

地下开采可能诱发地面建(构)筑物变形及地表环境破坏,造成巨大损失。为研究地下开采后能否消除对地表建(构)筑物的安全影响,以拟采用充填采矿法开采的某金矿为工程背景,依据地下开采地表沉陷理论,运用MSPS和FLAC_^3D相结合的方法,对充填开采后地表沉陷进行预测分析与对比印证,确定矿区充填开采后地面沉陷范围与大小。预测分析结果表明：该矿采用充填法开采,并采取合理的安全对策后,由地下开采所诱发的地面沉陷变量均未超过地面保护对象的地表允许变形值,满足建(构)筑物保护等级的要求;MSPS系统预测的地表最大下沉值偏大,而FLAC_^3D软件预测的地表最大下沉值较小,可能与数值模拟岩体力学参数取值有关,两种方法预测的地表最大下沉值都在允许变形范围内。分析结果对该矿安全设施设计以及类似矿山地表稳定性分析具有参考价值。     

矸石充填开采及地表沉陷变形特征研究

矸石充填开采可以降低采空区顶板垮落的可能性,并对地表沉陷变形起到关键控制作用。为了更简便准确的评估矸石充填后的效果,以新元煤矿为工程背景,首先概述了矸石充填设备的选型,考察了充填后的三个工作面的充实率,之后模拟计算了地面沉陷量,并通过现场实测来验证模拟结果。最后结合相关变形指标初步评估了该煤矿矸石充填开采对地表建筑物的影响。结果表明：新元煤矿三个工作面充填开采后的最大充实率为73%,最小则为36%;数值计算的地表沉陷量曲线与实测数据点相匹配,证明了模拟工作的可信度;模拟出来的三个工作面的可能最大地表水平变形值为0.15mm/m,可能最大地表倾斜变形值为0.35mm/m,可能最大地表曲率值为0.0022mm/m²;上述这些变形参数均小于相关的Ⅰ级变形指标,证明了矸石充填开采后对地面建筑物等的影响是非常小的。通过此数值模拟的方法提前对矸石充填开采引起的地表变形进行合理预测与评估是可行的。     

某金矿"三下"开采移动带内地表稳定性分析

为确保移动带内地表村庄、河流、道路的安全，同时最大限度地开采地下资源，结合某金矿大断裂带构造条件下采用尾砂胶结充填采矿法的工程实例，运用概率积分法理论计算出的矿山安全开采深度为108 m，小于覆岩厚度（130 m），满足安全开采要求。采用FLAC3D数值模拟方法对该矿“三下”开采移动范围内典型剖面的地表沉降进行了分析，经计算，最大倾斜变形为0.022 mm/m、最大水平变形为0.019 mm/m，与地表实测数据较接近，满足建（构）筑物保护等级要求。根据矿山井下爆破工程特点，计算出的矿山最大爆破安全允许距离为96 m，认为矿井爆破振动不会影响至地表。研究表明：该矿“三下”开采移动带内地表建（构）筑物安全稳定，对于该矿安全高效开采以及类似矿山开采移动带范围内的地表稳定性分析有一定的参考价值。     

建筑物下压煤条带煤柱巷柱式加固技术及应用

为了提高条带开采的采出率,可采取巷柱式加固煤柱、减小留宽的方法。通过数值模拟分析,揭示了巷柱式条带煤柱可以优化条带开采方案和煤柱加固方案,研究结果表明煤柱加固能减少留设煤柱的宽度,提高条带开采采出率。结合国内某矿特殊的地质采矿条件和巷柱式煤柱加固思想,在试验区采用拱棚木垛联合加固技术,木垛与棚架组成的巷柱式加固宽度1.5 m,间距2 m。通过井下煤柱位移监测和地表变形监测数据分析可知,井下巷柱式加固体最大竖向位移为361 mm,地表最大下沉值217 mm。煤柱加固有效地防止煤壁的破坏,地表变形得到了一定的控制,确保了建（构）筑物的安全使用。因此,巷柱式煤柱加固思想能为建筑物下采煤提供重要的途径和借鉴。     

极分散深部矿体开采对地表及建构筑物的影响分析

地下矿山大规模开采会对周围岩体造成扰动,会出现围岩的变形、开裂或者移动,逐渐对地表及其建构筑物造成威胁。以张家岭整合矿区深部大规模开采对地表及其建构筑物的稳定性影响为研究背景,通过辨识得到张家岭整合矿区影响范围内主要建构筑物的保护等级,进而分析影响地表变形的主要因素,结合实际工程地质条件,采用数值模拟方法,利用3Dmine-FLAC_3^D联合建模分析方法,对张家岭整合矿区深部矿体一期及二期开采后,地表变形及地表构建筑物稳定性进行分析。计算结果表明：一期开采地表移动变形较小,随着二期开采的展开,地表最大竖直位移及最大水平位移逐步增大,其中地表最大沉降为10mm;分析在深部开采结束后, G206国道、尾矿库、竖井、村落、诸河流的地表倾斜、地表曲率及地表水平变形值均满足相关规范要求,因此得出张家岭矿区地下开采对该区域的地表变形影响较弱。     

缓倾斜矿体开采地表沉降模拟

为最大限度地开采地下矿体并保护地表构筑物的安全,以基本空场法开采的某个缓倾斜多金属矿床为工程实际,运用FLAC3D建立三维模型,结合后处理软件TECPLOT进行地表沉降规律模拟研究,并根据模拟结果绘制地表沉降曲线图。研究结果表明：沉降等值线基本遵循塌沉形态分布;采空区上方地表下沉最大,同一方向上越远离中心下沉值越小。地表最大沉降位移为120.9 mm,地表村庄除杨家村最大沉降值为24 mm处于危险圈定范围内,其他地表构筑物均处于开采损害范围之外;模拟沉降计算结果为地下矿体开采和地表村庄构筑物影响研究提供一定的理论依据,具有重要的现实意义。     

某矿井下开采地表沉降范围及发展趋势

通过概率积分法与数值模拟相结合的方式,对山东某铁矿井下开采对地表周边民居建筑的影响进行了研究。分析表明,矿区周边居民住宅位于开采沉降范围边界处,地表变形的倾斜、曲率、水平移动分别为0.08 mm/m、0.009×10^-3 m、0.4 mm/m,符合相关规范要求;数值模拟地表沉降范围较概率积分法计算结果大,同一截面处对比显示,数值模拟中地表沉降宽度达407.6 m,大于概率积分法的366.7 m。矿区沉降监测数据的拟合分析表明,该区域近年来沉降变化斜率小于0.03,地表稳定,没有新的沉降变形趋势。因此,可以认为周边居民小区住宅不会因井下作业受到影响。概率积分法中反映覆岩岩性影响的参数选取可能引起误差,导致依概率积分法计算结果与数值模拟存在差别,在实际运用中应当通过多种方法协同论证,确保结论正确,实现井下生产与居民生活的和谐稳定。     

大红山矿区开采沉陷预计的MapGIS方法

为有效预计矿山开采过程中地表产生的沉陷变形,以大红山铁矿为例,在现场工程地质勘查和变形监测数据收集的基础上,首先根据矿区钻孔数据（钻孔深度、孔口高程、地下水位深度、地层岩性、地层结构及厚度以及地层时代）建立了基础地质数据库;其次分别对地形坡度、地质构造、岩性条件、植被覆盖率、降雨等级、开采面积及深度等开采沉陷影响因素进行了权重赋值;然后根据水平、垂直、曲率变形值,将该矿区地表建筑物受损等级划分为4级,并对各危险等级的处理方法进行了分析;最后基于矿区基础地质数据,采用MapGIS软件构建了矿区开采沉陷预计模型,并对矿区开采沉陷危险性区域进行了划分。研究结果表明：①开采面积及深度的权重值为0.45,可见矿山开采沉陷受该因素的影响最大;②2#矿体地表最大沉降值为431.1 mm,最大水平移动值为125 mm,最大倾斜值为4.95 mm,预计结果与实测值基本吻合;③2#矿体对应的地表沉陷危险等级为Ⅳ级,区内建筑物可能发生结构损坏,需及时采取防范措施。     

三山岛北部海域金矿大规模海下开采地表岩移预测分析

三山岛北部海域金矿赋存于海平面下,设计生产能力达到12 000t/d,水下开采技术难度大,若矿体开采强度过高、顶柱隔离层保留不足,将可能造成海床沉降变形,引发海水倒灌的风险。根据矿床开采技术条件,在获取有限岩石力学参数条件下,本次采用软件模拟分析了海下矿床上向充填法开采条件下的地表岩移特征。研究结果表明,地表沉降变形最大值分布于矿体上盘区域,随着开采由深部逐渐转入浅部区域,地表沉降变形不断增大,研究建议留设160m顶柱,能够保证海下矿体安全开采。