基于属性识别理论的金属矿山采空区塌陷灾害风险评估

采空区塌陷灾害风险评估是保证矿区安全生产的关键,基于改进的属性数学理论建立了采空区塌陷危险性评价模型,评估了采空区塌陷灾害的风险等级.首先选取地质因素、力学性质、空区参数和施工因素作为属性评价的一级指标;其次利用重要性原则及可获取的难易程度,将4个一级指标划分为14个二级指标;然后利用层次分析法对属性评价指标分配权重,...     

地下复杂采空区引起地表塌陷渐进发展过程数值模拟研究

为了得到查干敖包铁锌矿塌陷区渐进发展情况,以现场调查为基础,建立含地下采空区、塌陷坑三维数值分析模型,模拟矿体开采情况,得到了塌陷区位移与塑性区分布情况。研究结果表明: 塌陷坑东西南三侧形成了陡立的岩体临空面,主要以倾倒形式破坏垮塌,不断向岩体临空面后侧发展; 塌陷坑北侧目前已形成了滑坡,主要以弧形滑坡形式向后侧发展; 随着地下矿体的开采,塌陷区逐渐扩大,主要发展方向为西及北西向,上盘岩体会逐渐垮塌崩落; 以塌陷区现状为基础,当井下矿体开采完毕后,上盘岩体垮塌崩落范围预测为长轴412 m、短轴312 m的椭圆形; 现有塌陷区岩体以及上盘岩体均有塑性区分布,现有塌陷坑会进一步垮塌崩落,且发展方向为上盘塑性区分布的方向。通过数值模拟分析得到的塌陷区发展方向与通过现场调查分析的结论一致。研究结果可为塌陷区治理设计提供参考。     

采空区失稳导致的地表塌陷处置措施研究

针对采空区失稳导致的地表塌陷问题,采用Hoek-Brown强度准则确定某矿宏观岩体力学参数,通过FLAC3D 数值模拟研究,圈定出地表移动范围并进行安全监测,提出采用选矿厂全尾砂胶结充填塌陷区域及采空区的处置措施,有效解决地表陷落、采空区存在的安全隐患问题及尾砂排放带来的安全环保问题,实现矿山的绿色开采。     

地下采空区上输电塔基稳定性的数值模拟

随着越来越多的输电线路不得不途经矿区,充分认识到采空区的塌陷和变形特点,掌握其发生、发展的科学规律,采取合理的处理措施,不仅能够确保线路的可靠运行,还可以大大提高工程建设质量和经济效益。针对煤矿采空区与地表输电铁塔的不同位置情况,应用有限差分软件FLAC3D分析地下采空区与地表铁塔地基基础之间相互作用与相互影响的情况。结论可作选址的参考,开采时可先估测影响范围,应尽可能避免开采影响范围以内的岩层,这将是确保铁塔安全,保证人民生命财产不受损失的关键。     

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。     

L27号脉矿柱及采空区稳定性数值模拟分析

根据某金矿L27号脉矿柱及采空区分布情况,采用Midas-GTS、FLAC3D等软件完成了934～1054 m中段采空区数值建模及开采过程的仿真计算,发现顶底柱和间柱塑性区破坏程度较轻,矿柱及采空区整体稳定,未出现明显的塑性贯通区,但存在局部的片帮和冒顶现象。所有空区顶底板的垂直位移量控制在10 cm以内,不会产生大规模的破坏,仅下盘围岩产生小范围的拉伸破坏。     

煤矿采空区在数值模拟中的处理方法

针对一般条件下的采空区,依据直接顶冒落和基本顶沉降的状况,将其划分为3个区域。通过现场观测得出的冒高经验公式和顶板冒落的碎胀值,在数值模拟中,作相应转化,划分出相应的区域,不同的区域采用不同的处理方式,使采空区更加接近现场条件。     

浅层地震勘探在小煤窑采空区塌陷中的应用

介绍了浅层地震在小煤窑采空区中的应用,为解决生产中遇到的此类问题提供技术方法.     

采空区三维建模及稳定性数值模拟研究

采矿区顶板及围岩的稳定性是金矿矿床高效开采面临的主要问题。由于受构造等多方面因素的影响,采空区内部的应力情况无法运用简单的数学公式进行计算,为了研究某铜矿采空区形态及稳定性,采用数值模拟的方法对其进行研究。首先,探明该矿采空区的空间分布形态及具体方位,以此为基础构建精细三维模型;采用ANSYS软件建立采空区、地层、断层和巷道单元模型,划分网格再由FLAC~(3D)软件进行计算;分析了空区开挖后-120m中段及各纵剖面的沉降(Z方向的位移)和弹塑性区域分布,分析结果可为后续采空区周边巷道开挖提供指导。     

大采空区灾害控制技术的数值模拟

不少金属矿山由于前期民采在井下遗留下大小不一的众多空区,其中某些采空区体积多达数万立方米,暴露面积达数万平方米,是造成大规模冲击地压及塌陷隐患的主要诱因。为保证下部及相邻中段安全回采,提出在合理水平实施废石充填,形成应力隔离层。以某金矿为例,采用数值模拟手段研究了大采空区充填前后围岩应力及剪应变增量情况。分析计算结果表明,充填处理后,大采空区围岩应力集中程度明显减小,拉应力区域相应减少且值较小,剪应变增量值减小且剪应变增量区域不贯通,安全隐患得到消除。     

采空区气体及漏风规律数值模拟研究

为得到综放工作面在有无密闭墙情况下采空区漏风规律及其周边环境气体变化情况,通过对石港矿15108综放工作面现场调研,利用FLUENT软件进行数值模拟,结果表明:构筑泡沫密闭墙前采空区O_2浓度由进风侧逐渐降低,构筑密闭墙后在内错尾巷与采空区连通口两侧存在浓度梯度,中心附近O_2浓度较高;构筑密闭墙前后采空区内部CH_4分布规律基本一致,由浅到深CH_4浓度存在梯度,越往深部CH_4浓度越高,为采空区封堵漏风和防灭火治理提供了依据。     

基于ANSYS的采空区稳定性数值模拟分析

采空区是地下矿山的一大安全隐患,采空区失稳导致的地压灾害既威胁生产安全,也影响矿石资源的充分回收。针对马坑铁矿中矿段采空区稳定性问题,在现场调查和研究空区现有图纸、数据资料的基础上,运用有限元数值分析软件ANSYS建立三维模型,对采空区进行数值模拟计算,研究采空区开挖前后围岩应力场,位移变化及塑性区分布。模拟结果表明,3703y采空区稳定性一般,可能会出现局部冒顶、片帮。     

采动作用下浅埋岩溶洞塌陷的数值模拟研究

基于坪湖矿的塌陷情况,运用UDEC模拟软件对采动作用下浅埋岩溶洞塌陷的过程进行模拟。结果表明,在采动作用下浅埋岩溶洞塌陷的大致过程分为:溶洞的潜伏阶段、溶洞顶板垮落形成开口溶洞阶段、土洞不断发育阶段、地表塌陷阶段;溶洞顶板破坏的原因是由于水平应力的急剧减少造成的。模拟结果为采动作用下岩溶塌陷机理提供了分析依据,对于岩溶地区的生态保护有重要意义。     

基于某铁矿采空区稳定性数值模拟分析

矿床地下开采所遗留的采空区若不及时处理会影响矿山的安全生产及周边居民的日常生活,在采空区稳定性分析的基础上才能科学的处理采空区。以某铁矿为例,建立采空区三维数值模型,通过分析空区的最大主应力、剪切危险度等因素,得出采空区群整体稳定、局部失稳的结论,对该矿山采空区的处理提供了科学依据。     

费歇判别分析方法在采空区塌陷预测中的应用

将费歇判别分析法应用到采空区塌陷的预测中,选取覆盖层类型、覆盖层厚度、地质构造复杂程度、煤层倾角、采空区体积率、采空区距地表的垂直深度、采空区空间叠置层数等7个影响因素,建立了采空区塌陷预测的费歇判别模型。利用北京西山某地区采空区17组实测数据作为训练样本逐一回判,其误判率为零,另外7组预测样本的判别分析结果与实测结果也完全吻合。研究结果表明:采空区塌陷预测的费歇判别模型判别性能良好,判别准确度高,且计算过程简单,可操作性强,是采空区塌陷预测中的一种非常有效的方法。     

复杂采空区稳定性数值模拟分析

为研究复杂采空区的稳定性,在前期现场调查、现场原岩应力测定、室内力学试验及岩体力学参数工程处理的研究基础上,应用现代仿真技术与计算机数值模拟技术,采用FLAC3D方法对龙桥铁矿空区形成过程及采空区稳定性进行模拟计算和预测分析,研究表明:采空区形成后,空区四周各角隅处首先达到极限剪切破坏状态,随着采空区的增大,角隅处破坏区域逐步延深扩大,顶板中央拉应力分布逐渐明显,最终变为拉应力破坏;采场周边围岩位移最大,往外距离开挖边界越远,围岩位移就越小,且采场上盘围岩位移比下盘围岩要大得多,围岩移动方向均指向采空区;在采场顶板以上形成围岩移动位移等值拱;采空区顶顶中央点下沉量最大,向空区侧面急剧降低,空区以外点的下沉量变化较小,且距空区越远下沉量越小;采空区一半高度的水平断面上围岩以垂直向下位移为主.     

采空区塌陷引发的环境问题

介绍了燕子山矿采空区塌陷引起的地面下沉和水文地质的变化,分析了影响这些地质变化的原因,以及应采取的措施,可供类似矿井参考。     

采空区流场及氧浓度场模型分析及数值模拟研究

采空区自然发火是多场耦合作用的复杂过程,研究流场及氧浓度场模型是进行采空区高温预测预报的前提。首先建立了动坐标下流场及氧浓度场的数学模型,然后研究了模型的无因次形式,并定义了无因次压力、无因次速度、无因次氧扩散系数、无因次耗氧速度系数等无因次准则。通过分析可得,遗煤厚度是采空区氧浓度场的重要影响因素。最后通过数值模拟得到不同遗煤厚度下氧浓度场的分布图,进而得出随着遗煤厚度减小氧气在采空区的分布更广的结论。     

浅煤层采空区层面漏风的数值模拟分析

结合大柳塔煤矿活鸡兔井21208工作面开采实例，按采空区层面漏风情况，将采空区顶板岩层冒落划分为自由冒落带、顶板断裂带和地表沙土层带。建立了层面漏风的定解数学模型，将地表漏风强度近似看作按负指数规律衰减。通过用有限元方法求解漏风移动渗流方程，得到采空区冒落带所形成的压力腔与地面之间的压力差形成的采空区层面漏风，漏风强度沿工作面长度方向变化不大，层面漏风强度主要取决于顶板断裂带的尺寸和地表沙土层带的厚度与密实性。     

铁矿采空区冒落塌陷规律研究

以沙午铁路武安段铁矿采空区为研究对象,通过对伴生地裂缝随塌陷逐步扩展的观测研究,总结得出数学模型,在此基础上预测出塌陷稳定时间及冒落高度,进一步研究了铁矿采空区冒落塌陷规律。预测的结果与同岩性条件下经验统计结果基本一致,说明通过对伴生地裂缝的观测研究来预测铁矿采空区冒落塌陷规律是切实可行的。