海底倾斜矿体开采沉陷预测研究

三山岛金矿新立矿区是我国唯一一座海底金属矿山,其对开采技术的要求较高,海下开采遇到了严重的安全问题,其中海底移动变形对采矿安全造成重大威胁。金属矿开采所引起的覆岩移动和变形是一个复杂的力学问题,掌握采空区覆岩体采动岩体移动规律和实现对覆岩沉陷的有效预测是新立矿区亟待解决的重要课题。通过对新立矿区井下55线各中段石门巷道顶板位移进行监测,得到了充填法开采倾斜金属矿体的覆岩移动和变形特征。在此基础上,提出了倾斜金属矿体充填采矿法引发覆岩内部移动和变形的悬臂梁机制。最后,通过分析顶板位移监测数据和位移曲线特征,提出了倾斜矿体充填法开采覆岩沉陷预测的轮廓函数方法。该方法由几个指数函数组成,采用该方法得到的沉陷预测曲线与实测结果十分接近,预测准确率都在85%以上。该研究结果对海底矿山的安全生产具有重要的指导意义。     

多样化的智慧景区建设

随着旅游人群趋于年轻化,游客群体向散客化方向发展,影响旅游业发展的因素也随之发生改变。据统计,全国旅游景区接待散客人数占全年总游客人数的80%,且该比例逐年增长。面对旅游人群结构、出行方式、游玩方式的不断变化,多数景区的服务能力和服务设施面临着严峻挑战。在智慧化、数字化发展模式的时代潮流下,景区管理方需要结合自身实际需求,找到合适的智慧景区改造方案,对景区进行涵盖“管理、服务、营销”三个层面的智慧化建设,为游客提供覆盖“吃住行游购娱”六大要素的智慧服务体验。     

倾斜矿体采动与断层活化作用引起竖井变形的物理模型试验

倾斜矿体开采引起的地表变形与断层活化问题给矿山工程带来重大隐患,如竖井破坏。为了研究倾斜矿体采动及断层活化作用下竖井的变形破坏规律,引入一种软材料小模型物理模拟方法,对不同倾斜角度矿体、不同倾角断层下的模型进行开挖试验。结果表明:该方法能够较好地模拟典型的工程地质现象;在试验工况下,矿体倾斜角度不同,则自重应力场中的竖井受到采动影响的程度不同;处于开挖区上方的隐伏断层,倾角极缓时具有一定屏蔽垂直位移的作用,缓倾断层活化对水平位移的影响和陡倾断层活化对于垂直位移的影响具有某些相似性和对称性;倾角越接近45°,断层活化作用越强烈,对地表起伏度的影响越大,且竖井更有可能产生上部沉降、底部拱起的现象。     

基于Multi Pb-GBM方法的花岗岩细观力学行为数值研究EI北大核心CSCD

花岗岩以其优越的力学性质在工程中被广泛利用,提出一种多级平行黏结晶体模型(MultiPb-GBM)用以模拟类晶体花岗岩的微观结构。以平行接触模型代替传统的光滑节理模型来刻画晶体边界,将平行接触模型分为3种类型:晶体内部接触、同种矿物内部的晶体边界接触以及不同种矿物的边界接触。应用单轴压缩试验和巴西劈裂试验对模型的微观参数进行校正,开展多组数值试验研究晶体尺寸分布系数影响下脆性花岗岩试样的动态损伤破裂演化过程,并基于Fish函数建立一套完整的裂隙监测系统以记录微裂缝的行为特点。研究结果表明:(1)晶体尺寸分布系数对破裂模式会产生影响,单轴压缩试验与劈裂试验中张拉裂纹均占据主导,随着花岗岩晶体尺寸的增大,单轴抗压强度(UCS)和抗拉强度(UTS)均呈现出增大趋势。(2)不同矿物晶界处的裂纹数量多于同种矿物晶界处的裂纹数量,随着平均晶体尺寸分布系数的增大,晶界处的裂纹数量逐渐减少,内部破裂数量相对增多。(3)微裂纹首先出现在第三级接触处,随后二级接触处发生断裂,最后一级接触裂纹数目迅速增大。(4)单轴压缩试验是由钾长石–石英边界为主的晶间破裂向钾长石–斜长石为主的晶内损伤转化的过程,直至宏观破坏的发生。     

基于三维地震探测的海底矿区地质结构分析

三山岛金矿新立矿区是我国唯一一座海底金属矿山,其对开采技术要求较高,大规模海底开采过程中潜存的安全问题是矿山需解决的首要问题。其中,海底第四系底部黏土隔水层和F1断层泥是阻水的关键部位,这2处隔水层破坏后有可能会造成海水溃入,因此需要探明矿区上覆岩层的地质结构,尤其是黏土隔水层分布情况。经过探索形成了高精度三维地震勘探技术,包括灵活的采集几何,低噪声接收器条件和定量控制等,并在开展新立矿区海底地震勘探中取得了很好的效果。研究表明：在矿区地质勘查中,三维地震勘探方法可在较大深度范围内精细探测浅层与深部的地质结构形态,是一种有效且实用的技术方法;第四系在探测区稳定分布,埋深在8～39 m之间,主要表现为西部和北部偏薄,南东方向地层逐渐变深,其中第四系底部的黏土隔水层厚度变化范围为1～11 m,分布趋势与第四系基本一致,但在F1断裂附近明显变薄,厚度为2.5～5.0 m,并向北西方向逐渐变薄,隔水稳定性变差,对矿床开采具有一定的风险;下覆基岩强、中、弱3层风化带总的厚度变化范围为3～35 m,在F1断裂附近风化带明显变厚,厚度为20～35 m,是矿区主要的透水结构。高精度三维地震技术首次应用于新立矿区的地质结构探测中,为三山岛金矿海底矿区的安全开采设计提供了数据支持。