排上村-75m以上岩层及地表移动与变形分析

通过有限元方法对东乡铜矿排上村-75m以上岩层及地表移动与变形分析,得出尽管伴随顶板岩层崩落过程,地表会产生较大的移动、开裂和其他变形,但岩层崩落不会达到地表的结论,并通过实践证明给出的结论是正确的.     

岩层移动与变形的反演计算模型

提出了一种利用地表移动观测站的观测成果直接计算岩层内部移动与变形的近似方法。在公式推导过程中，考虑了矿体倾角和地形起伏变化对岩层内部移动与变形的影响。     

大红山铜矿地下开采对3~#大沟废石场的影响

地下点柱充填采矿法改变了上覆岩层的原有应力状态,可能会引起地表产生一定变形和岩层移动,进而影响到地表3~#大沟废石场的安全使用与保护问题。为了确保地表废石场的稳定,采用有限差分程序FLAC3D模拟地下矿体开采对地表废石场的影响,通过模拟结果表明:岩层移动是一个自下而上传递的动态过程,地下开采对地表废石场产生的下沉变形很小,仅为3.8 cm,同时地表未产生塑性扰动区,说明3~#大沟废石场是处于安全稳定的状态,研究结果为地表3~#大沟废石场的设计和安全建设提供了指导性的依据。     

条采沉陷计算的空间分层介质力学法

本文把条带开采工程岩体介质简化为具有开挖孔洞的分层各向同性线弹性空间体，不仅考虑了上覆岩体，而且考虑了煤柱和下伏岩体对岩层和地表移动的影响，给出了适合于条带开采的应力边界条件和垂直位移连续而水平位移可不连续的层间几何接触条件，导出了条带开采岩层与地表移动的计算公式。利用本文给出的空间分层介质力学法，不仅可以计算地表和岩层内部的移动变形，包括水平变形和垂直变形，而且可以探讨条带开采亟待解决的其它理论问题。     

条采沉陷计算的空间分层介质力学法

本文把条带开采工程岩体介质简化为具有开挖孔洞的分层各向同性线弹性空间体，不仅考虑了上覆岩体，而且考虑了煤柱和下伏岩体对岩层和地表移动的影响。给出了适合于条带开采的应力边界条件和垂直位移连续而水平位移可不连续的层间几何接触条件，导出了条带开采岩层与地表移动的计算公式。利用本文给出的空间分层介质力学法，不仅可以计算地表和岩层内部的移动变形，包括水平变形和垂直变形，而且可以探讨条带开采亟待解决的其它理论     

密实充填采煤的岩层移动理论研究

综合机械化固体充填采煤技术能实现密实充填,其岩层移动和地表沉陷规律与垮落式采煤显著不同.在较系统分析充填采煤岩层移动的等价采高理论基础上,建立了密实充填采煤岩层移动的结构力学模型,并进行了连续介质力学分析,给出了相应的岩层移动和地表沉陷计算公式.通过实例分析,提出了在密实充填后,如还采用概率积分法预计地表沉陷,则应对传统的地表下沉预计参数加以修正.可为密实充填采煤覆岩移动和地表沉陷分析提供相关思路以及理论和方法.     

随机介质理论在地下厂房沉降研究中的应用

基于随机介质理论模型,对地下工程开挖引起岩层和地表移动规律进行了分析.认为地下工程开挖引起岩层颗粒运动符合随机介质运动规律,提出了地下工程开挖地表沉陷三维计算模型,并以冶勒水电站地下厂房开挖所引起地表沉陷特征进行了具体分析,并将计算结果与实际观测数据进行对比分析,表明水平移动位移、变形均较小.又因地下厂房开挖较深,水平移动规律不如上层塌陷明显,且地表最大观测沉降值约为200mm,而最大计算值约为370mm;在地下厂房顶部,最大观测沉降值约为400mm,最大计算值约为440mm.最大水平移动计算值为100mm.数值计算的结论较为精确、可靠,显示出分层影响传递规律,并最终影响到地表.     

时序分析法在岩层与地表移动中的应用

将多次观测得到的岩层与地表移动变形值看成是一系列时刻得到的时间序列,采用时序分析方法对其进行模型识别、参数估计及预测预报．并通过工程实例对该方法进行了初步检验．     

基于空间关系的岩层移动角推算

建立地表移动观测线是求取开采沉陷岩层移动参数的重要途径,鉴于某矿地表3211观测线的布设不严格平行于工作面走向或倾向方向,通过分析该观测站的实测资料,确定了沿观测线布设方向的斜向移动角;根据斜向移动角和移动角的空间关系,推算出了该矿区的岩层移动角.研究表明,基于空间关系推算岩层移动角的方法简洁实用,能够满足开采沉陷工程的实际要求.     

地下开采岩层变形相似材料模拟的数值试验

在金山店铁矿东区浅部开采岩层变形相似材料物理模拟的基础上,结合34#剖面工程地质特征建立了深部开采的FLAC数值分析模型.随后,依据-550 m水平开挖时相似材料物理模拟的地表变形实测值,采用BP神经网络和遗传算法等手段对相似材料力学参数进行了优化,构建了深部开采相似材料模拟数值试验模型.以该数值试验模型对金山店铁矿深部开采岩层变形规律进行了研究,结果表明:进入深度开采后,上盘岩层移动角趋于58°,下盘岩层移动角趋于63°.这种研究方法不仅节省了做相似材料物理模拟试验的费用和时间,而且误差可以控制在5%的允许范围内,其结果对深部开采地表征地和搬迁具有重要的参考价值.     

Large excavations and their effect on displacement of land boundaries

A study to estimate land surface movement caused by large surface excavations in sedimentary strata is presented. In stratified or jointed strata the stress relief driven movement adjacent to large excavations can be significantly larger than expected. High lateral stresses measured in Australia and other places around the world indicate that the ratio of horizontal to vertical stress has been particularly high at shallow depths. The in situ strata is in compression and during excavation, stress is relieved towards the opening causing strata movement. Large excavations such as, open cut mines or highway cuttings, can initiate an extensive horizontal slide of surface layers towards the excavation. These ground movements can be damaging to surface structures such as water storage dams and large buildings. Based on stress measurements at shallow depths in Australian coal mines the study presented here calculates and models the extent of potential ground movement along the bedding surface adjacent to large excavations and provides a new prediction tool of land movement at the excavation boundary that can benefit the geotechnical practitioners in the mining industry.     

FLAC3D在张集煤矿开采沉陷预测中的应用分析

利用FLAC~(3D)数值分析软件,分析了高潜水的张集煤矿巨厚松散层下12171工作面重复开采对上部17278工作面移动变形区的走向位移、垂直应力分布和塑性破坏区的影响。分析结果表明:数值模拟结果与实测数据基本相符;多煤层重复采动地表下沉具有特殊性,下沉量相比于初次采动是逐渐增大的,随着重复采动次数的增加,下沉量逐渐趋于稳定;同时随着工作面累计推进距离的增加,地面沉陷范围逐渐增加,并形成塌陷盆地;两工作面顶板围岩以剪切破坏为主,局部发生拉伸破坏。     

Research on Ground Movement Laws for Strip Mining Under Thick Alluvium

With the discrete element method, the simulation and analysis of a series of numerical models were made. This research revealed ground movement laws for strip mining under thick alluvium and gave calculation formulae for the maximum ground subsidence and horizontal movement as a function of basement rock thickness and mining width, thus providing sound evidence for future strip mining under thick alluvium.     

Investigation on fracture models and ground pressure distribution of thick hard rock strata including weak interlayer

Dynamic disasters, such as rock burst due to the breaking of large area stiff roof strata, are known to occur in the hard rock strata of coal mines. In this paper, mechanical models of the fracturing processes of thick hard rock strata were established based on the thick plate theory and numerical simulations. The results demonstrated that, based on the fracture characteristics of the thick hard rock strata, four fracture models could be analyzed in detail, and the corresponding theoretical failure criteria were determined in detail. In addition, the influence of weak interlayer position on the fracture models and ground pressure of rock strata is deeply analyzed, and six numerical simulation schemes have been implemented. The results showed that the working face pressure caused by the independent movement of the lower layer is relatively low. The different fracture type of the thick hard rock strata had different demands on the working resistance of the hydraulic powered supports. The working resistance of the hydraulic powered supports required by the stratified movements was lower than that of the non-stratified movements.     

软岩地下洞库施工的水土耦合有限元模拟

为了解决饱和软岩地下洞库开挖稳定数值模拟分析中的2项关键问题：合适的本构模型和超孔隙水压对岩体受力变形的影响,基于软岩的类超固结土性质,将下负荷面理论应用于修正剑桥模型,推导出适用于研究软岩地层开挖数值模拟的简易本构模型,并通过三轴试验结果与数值模拟结果相比较验证新本构模型的适用性;然后通过某一实际软岩地下洞库开挖工程的数值模拟,对比分析水土耦合和水土非耦合方法得到的数值模拟结果与现场实测结果间的符合程度.结果表明,新提出的所需参数较少的简易软岩本构模型能较好地模拟岩体在开挖过程中的受力变形特征,同时发现采用水土耦合算法模拟饱和软岩地下洞室开挖能够很好地模拟实际开挖过程中围岩的受力与变形情况.     

Verhulst模型模拟地表移动变形的时间过程

利用费尔哈斯模型的特点,把少量的原始数据作各种处理并基于关联空间、光滑离散函数等概念,建立灰微分方程模型来模拟地表移动的时间过程,求得地表移动的时间响应模型,用生物生长过程来模拟地表移动的时间过程,对预防开采沉陷,对减少地表构筑物的损害及保护地面设施,对减少开采沉陷造成的经济损失是有益的.     

急倾斜煤层开采上覆岩层运动规律模拟研究

相似材料模拟试验是研究矿山压力及围岩运动的重要手段.本文以平顶山煤业(集团)有限责任公司十三矿己15-17—12041工作面为模拟对象,对己组煤开采上覆岩层运动规律进行相似材料模拟试验,通过对模拟试验结果分析,得出己组开采上覆岩层的运动规律.     

基于非接触量测技术的隧道围岩变形及分析

针对膨胀岩隧道洞口施工围岩变形规律,采用全站仪非接触量测技术,依托云桂铁路(广西)那达2号隧道监控量测工程,通过现场隧道围岩变形监测与数据分析发现隧道围岩净空变化和地表沉降随着开挖时间及仰拱施做之后,隧道围岩净空变化趋于稳定,其变化量逐渐减小;而由于连续降雨,致使膨胀土强度降低,地表产生较大裂缝,致使地表下沉量增大,局部区域出现了滑坡。依据所监测和分析的结果,针对膨胀岩的工程力学特性,制定了锚杆注浆与微型抗滑桩相结合的加固治理措施,从而保证了该隧道安全施工。     

采场覆岩中复合关键层的形成条件与判别方法

在采场覆岩运动中起主要控制作用的岩层为关键层，而有时关键层是由2层或2层以上岩层形成的复合岩层所组成，我们称其为复合关键层．本文在深入揭示复合岩层形成机理的基础上，给出了形成复合岩层的力学条件与数学表达式，进而建立了采场覆岩中复合关键层的判别方法，并编写了复合关键层的判别程序．实例分析表明，复合关键层在岩层运动中是客观存在的，比同组岩层分开后的单一岩层的控制作用的线性叠加要大得多．本项研究是岩层控制的关键层理论研究的深入和发展，将有力促进岩层控制理论和技术的发展．