不同采宽及充填体对地表沉降的影响

某铁矿采用充填法开采,为了减少采矿作业对地表沉降的影响,运用三维数值模拟方法,结合矿体生产实际情况选用不同模型,对矿体及围岩共建立了9种模拟方案,分析了各方案的地表最大沉降值、沉降范围及最大拉应力值的变化规律,最终确定采用采场宽度24 m、灰砂比1∶4这一对地表影响最小的开采方案,为矿山开采决策提供了理论依据。     

急倾斜矿体充填法开采的地表沉陷特性研究

建筑物下开采资源时,必须对开采引起的地表沉陷及其对建筑物的影响进行评价,确保建筑物的安全。针对赵平房铁矿矿体的急倾斜特性,结合空场嗣后充填采矿方法,运用有限元分析软件进行数值模拟分析,获得了矿体开采、充填后地表的移动变形规律,以地表倾斜、曲率和水平变形为评价指标,研究了地表的沉陷特性。数值模拟结果显示,两步骤开采引起的地表竖直方向最大位移为0.37 m,倾斜、曲率和水平变形最大值分别为0.794 mm/m、0.0096mm/m2、0.710 mm/m,其值均远低于我国建筑物的保护等级标准。结果表明,赵平房铁矿矿体的充填开采对地表建筑物沉降安全的影响不明显。     

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。     

塌陷空区治理及稳定性分析

毛坪铅锌矿在采矿活动中,地下空区发生了垮塌,导致矿区地表边坡出现多处塌陷坑及裂缝,危及了地表的安全,影响了井下矿体的回采。对山坡坍陷开展工程地质调查,并分析其成因,提出井下塌陷空区采取充填及封闭处理,对地表塌陷坑进行高、低压注浆加固固结充填体,并清理地表危岩。采用数值模拟的方法,进行了空区治理前及空区治理后的稳定性对比分析。分析结果认为矿山采用的治理方法能够保证矿山地表稳定,保障矿山深部矿体的安全开采。     

3116工作面覆岩运动规律及离层充填注浆技术研究

为防止3116工作面回采对地表建筑物的损坏,采用UDEC数值模拟软件进行覆岩运动规律的分析,结合离层充填注浆技术,进行注浆方案的设计。设计注浆孔孔底与煤层间距86 m,注浆终孔压力为3.4～6 MPa,布置注浆孔9个,并在注浆方案实施后进行地面沉降量监测分析。结果表明:离层充填注浆方案实施后,建筑物围墙最大下沉量为30 mm,建筑物基本无下沉,充填注浆有效控制了地表的沉降。     

某铁矿挂帮矿开采对地表拦洪坝的影响

由于挂帮矿位于某铁矿东区拦洪坝水库附近,地表不允许塌陷,需要保证地表拦洪坝的安全,因此采用嗣后充填采矿方法对其进行开采。通过有限差分法对其进行数值模拟,在挂帮矿一号矿体、二号矿体、三号矿体不同开采情况下,分析地表的变形以及拦洪坝附近监测点的沉降情况。模拟结果表明,在开采拦洪坝下方的挂帮矿三号矿体时,地表变形范围增大,拦洪坝附近监测点沉降值急剧增加,可能会使裂隙进一步扩大,甚至威胁到拦洪坝的安全,诱发泥石流等地质灾害,建议拦洪坝附近禁止一切开采活动,挂帮矿二号矿体开采应严格按照开采设计要求进行。     

晶鑫煤业3133工作面覆岩隔离注浆充填技术研究

为解决晶鑫煤业3133工作面地面构筑物压煤的问题,查阅相关的资料提出采用覆岩隔离注浆充填技术进行3133工作面的回采,通过理论分析计算确定注浆充填位置为距煤层68m的第三层关键层下方,选择粉煤灰作为注浆材料,确定浆液浓度为0.7,设计注浆钻孔的布置参数,采用Udec模拟软件验证应用效果,地面最大沉降量为391mm,最大倾斜值为±1.7mm/m,地表构造物损坏分类为极轻微损坏,由此说明,覆岩隔离注浆充填技术能够在3133工作面开采的同时保护地面钢厂。     

高速公路压覆矿体开采地表变形预测

为分析研究高速公路压覆矿体开采对高速公路的影响,采用概率积分法理论计算预测地表移动变形值,并利用3DMine、Midas、FLAC^3D等软件,对盘龙铅锌矿矿区高速公路的压覆矿体开采造成的地表移动变形进行数值模拟研究,综合分析理论计算与数值模拟结果,从而判断压覆矿体开采是否会使高速公路发生破坏。研究表明:地表发生最大沉降位移处位于6~10线开采中心正上方;数值模拟与理论计算得出的地表最大倾斜值、最大曲率值、最大水平变形值均满足规程要求,高速公路未发生破坏。     

金山矿业矿区井下充填系统稳定性分析

为探究金山矿业井下充填系统的安全稳定性,采用3Dmine-Rhino-GriddleFLAC~(3D)耦合建模方法,完成了对矿区地表和矿体等复杂模型的构建。结合Mohr–Coulomb屈服准则,运用FLAC~(3D)软件着重分析了矿体开采造成的井下充填系统附近地表的位移情况。研究表明:井下充填系统附近地表最大变形值为倾斜值i=1.95 mm/m、曲率k=0.025、水平变形值ε=1.3 mm/m,均小于安全规程内的地表极限变形值,井下充填系统稳定性处于安全范围内。     

程潮铁矿联合开采隔离矿柱合理厚度研究

程潮铁矿矿体随开采水平下降而逐渐西移, 导致选厂下保安矿柱的矿量逐渐增加。为了保护地表选厂同时尽可能回收矿石资源, 程潮铁矿采用充填法回收保安矿柱和无底柱分段崩落法开采塌陷坑下矿体联合开采回收-430~-500 m阶段矿体。为了防止两种采矿方法交界处的采矿活动相互影响, 采用数值模拟方法, 选取15 m、20 m和25 m厚度的隔离矿柱分别建立了联合开采数值模型模拟开采, 得到联合开采后地表沉降以及充填采场的安全系数, 并对其进行比较。结果表明, 隔离矿柱厚度为20 m时, 选厂地表监测点的沉降值较小, 充填采场安全系数较高, 能够满足选厂和充填采场安全性要求, 同时矿柱压矿量少, 经济效益较优。研究结果能够为矿山的实际生产提供一定的指导。     

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。     

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。     

滨海基岩矿床安全开采合理隔离层厚度的确定

针对滨海基岩矿床安全开采合理隔离层厚度留设问题，基于材料力学、结构力学等共七种理论计算方法综合确定隔离层厚度，利用点柱式上向水平分层充填法建立三维数值计算模型，通过结合FLAC3D数值模拟软件，分析理论计算结果的合理性，研究不同中段开采充填情况下第四系底部的稳定性特征，最终得出安全开采所需的隔离层厚度必须在12m以上，合理的开采上限必须在-57m以上。通过分析数值计算模型第四系底部的沉降变形，发现第四系底部最大沉降集中于中间采场 ，最大沉降量为13.73mm。研究成果为滨海基岩矿床安全开采，提高资源回采率提供了有益指导。     

高压旋喷桩加固滨海地区软土地基沉降分析

为了分析高压旋喷桩加固后的软土地基沉降规律, 以天津滨海地区某软土地基加固工程为例, 基于两相多孔介质弹塑性本构模型对高压旋喷桩加固处理的软土地基沉降进行了数值分析。结果表明, 软基加固前地表沉降形式呈“锅底”型, 与实际观测情况相符, 沉降量随时间呈对数函数增长;高压旋喷桩加固软基效果明显, 可以有效减少软基地区的地表沉降;加固处理后的地面实际监测得到的沉降量小于数值模拟所得预测值, 加固效果良好, 高压旋喷桩可作为既有建筑物地基加固的首选方法。     

空场嗣后充填采矿法对围岩及地表的影响规律研究

空场嗣后充填采矿法对围岩及地表的影响,利用正交试验设计方法,研究不同矿房、矿柱尺寸,以及充填体不同沉降率时,围岩及地表的应力应变显现规律。结果表明,顶板拉应力值的大小不仅仅跟采场跨度有关,与矿柱尺寸、充填体是否接顶及沉降率密切相关。从整体位移可以看出,不同计算方案,地表或多或少都会出现沉降变形,位移最大位置出现在矿体开挖上部。同一计算方案不同位置位移量存在关系:矿房位移矿柱位移地表位移。在上下盘断层位置处,均出现明显的位移阻隔现象。矿房尺寸相同的条件,位移量随着矿柱尺寸的增大而减小。矿房尺寸大于一定值时,矿体的开采将会对地表产生影响,存在一定安全隐患。     

下伏采空区拟建水库的FLAC~(3D)稳定性分析

某矿山采空区上方拟建一酸性水库,为了论证其可行性,根据采场中段平面图和上部地形图,采用SURPAC三维矿业软件建立采空区及地表三维模型,划分成块体后,利用SURPAC-FLAC3D接口程序导入FLAC3D生成计算模型后进行计算分析,并对库区稳定性进行评价。通过数值模拟分析可知,在现有情况下,采空区上部地表最大沉降量约为9.5 mm,在拟建水库蓄水后,地表新增沉降量约7.1 mm。模拟结果表明:现有采空区是稳定的,在拟建水库蓄水后,采空区上部地表沉降量在建筑物允许的沉降范围内,为拟建水库的可行性提供了理论依据。为分析爆破振动对库区影响,对爆破振动进行现场测试,得到振动最大合成速度均在质点允许振动速度安全范围内,爆破振动对拟建水库安全性并无明显影响;并在此基础上提出了一些建议措施。     

深部软岩巷道注浆扩散规律的数值模拟研究

为了研究软岩巷道破碎岩体注浆扩散规律,以裴沟煤矿深部42采区巷道为背景,建立了注浆液体扩散的数值计算模型,采用离散元软件分析了5种不同注浆压力和5种不同水灰比条件下浆液扩散特征,研究表明影响浆液扩散半径显著的因素排序为注浆压力大于水灰比,并探讨了巷道围岩径向和切向方向上注浆压力随着距离巷道表面距离增加呈先增大而后衰减的变化规律,但衰减具有差异性,最后进行了注浆效果的检验。研究结果对软岩巷道破碎岩体注浆加固具有很好的参考价值。     

某铁矿隔水护顶矿柱厚度计算及安全影响预测

科学合理地确定矿山隔水护顶矿柱安全厚度是矿山安全生产的前提条件，为保障某铁矿地表民房、道路等建（构）筑物安全，防止矿山开采过程中产生的导水裂隙带贯通第四系含水层，采用荷载传递交汇线法、K.B.鲁别涅依他估算法和冒落带、导水裂隙带高度估算法3种理论分析方法对隔水护顶矿柱厚度进行计算，并利用数值模拟手段对留设隔水护顶矿柱后的开采过程安全影响进行了分析，对理论计算结果进行了验证。3种理论计算方法得出的隔水护顶矿柱厚度分别为14.3～17.3 m、17.5～31.4 m和41.8～57.4 m，推荐隔水护顶矿柱留设厚度为60 m。通过数值模拟分析得出，在留设60 m厚的隔水护顶矿柱的基础上，开采区域和隔水护顶矿柱位置产生的最大拉应力约0.47 MPa，矿山开采不会对隔水护顶矿柱造成破坏；地表产生的最大水平位移约5.8 cm，最大垂直位移约26.5 cm，最大倾斜为1.70 mm/m，最大曲率为0.20 mm/m2，最大水平变形值为0.70 mm/m，满足相关规范要求，预测矿山开采不会造成地表建（构）筑物破坏。     

空场嗣后充填开采法矿房数值模拟分析与参数优化

本文针对近地表萤石矿房开采所导致的顶板及地表沉陷问题,建立了矿体开采摩尔库伦模型,通过数值分析对开采扰动对上覆岩层的影响进行了研究,得到了不同开采方案下顶板位移沉降值及应力分布,综合模拟结果进行分析,由于矿房开采宽度减小,出现应力集中现象,导致10m、8m、6m、4m矿房宽度开采方案顶板最大垂直应力基本呈递增趋势,结合位移分析结果可知,由于埋深较浅,及顶板悬露跨度大幅减少的原因,最终使得应力的小幅增长未对顶板沉降产生更大的影响,使得顶板沉降量与矿房宽度仍呈正比关系。在支护条件下,4m宽度方案开采推进至30m左右位置时,顶板及地表都会发生一定的沉降。