功效系數(shù)與改進(jìn)AHP法的地下礦山采空區(qū)穩(wěn)定性評(píng)判

由于我國大部分石灰石礦在進(jìn)行開采時(shí)技術(shù)較為落后,導(dǎo)致形成越來越多的地下采空區(qū)。石灰石地下礦山采空區(qū)改變與破壞了地球表面和巖石圈的自然平衡,從而產(chǎn)生采空區(qū)塌陷等地質(zhì)災(zāi)害。因此,如何治理大量的石灰石地下礦山采空區(qū)已經(jīng)成為擺在我們面前的緊迫課題。本文將在分析石灰石地下礦山采空區(qū)存在的危害的基礎(chǔ)之上,提出對(duì)石灰石地下礦山采空區(qū)進(jìn)行綜合治理的對(duì)策。

研究采空區(qū)處理是普遍存在的采礦技術(shù)難題的關(guān)鍵,空場法是地下礦山常用的采礦方法,因此在我國的地下礦山中存在著大量由空場法形成的采空區(qū)。本文以某地下礦山空場法形成的3個(gè)采區(qū)為例,分別進(jìn)行正對(duì)性的治理,有效控制地壓,避免大規(guī)模的地壓活動(dòng),消除潛在的安全隱患,確保井下作業(yè)安全生產(chǎn)。

根據(jù)某礦山的采空區(qū)圍巖的條件,建立三維有限元模型,運(yùn)用三維有限元軟件abaqus,對(duì)采空區(qū)圍巖和地表建筑地基穩(wěn)定性進(jìn)行了數(shù)值分析,得到了采空區(qū)影響范圍的位移場和應(yīng)變分布規(guī)律。模擬結(jié)果表明,采空區(qū)存在破壞的可能。因此,對(duì)礦區(qū)內(nèi)老采空區(qū)必須進(jìn)行處理。同時(shí)結(jié)合采空區(qū)現(xiàn)狀,建議中部采用粗骨料膠結(jié)充填,兩翼采用尾砂膠結(jié)充填。

介紹龍山發(fā)電廠一期鐵路專用線采空區(qū)的注漿加固范圍和沉降控制研究,運(yùn)用flac3d對(duì)不同加固范圍情況下的采空區(qū)穩(wěn)定性進(jìn)行了數(shù)值分析,用以指導(dǎo)設(shè)計(jì)與施工。

針對(duì)采空塌陷區(qū)形變穩(wěn)定性問題,基于礦山遙感監(jiān)測技術(shù)方法,解譯、對(duì)比了四川省筠連煤礦區(qū)2009年、2012年和2015年3期遙感影像,獲取了采空塌陷、礦山開采點(diǎn)和礦山占地等動(dòng)態(tài)變化信息;分析了礦山開發(fā)環(huán)境狀態(tài)變化與采空塌陷區(qū)變化趨勢的相關(guān)因素,認(rèn)為煤礦開采狀態(tài)的變化能夠影響采空區(qū)形變的趨勢?；谶b感監(jiān)測結(jié)果,采用塌陷區(qū)穩(wěn)定性分析方法,推算出采空塌陷區(qū)持續(xù)形變和新增形變信息,編制了采空塌陷區(qū)形變趨勢分區(qū)預(yù)測圖,并針對(duì)性地提出了下一步防治對(duì)策和建議。

采空區(qū)地基穩(wěn)定性評(píng)價(jià)報(bào)告——擬建工程建（構(gòu)）筑物總平面布置見圖1-2所示。主要建、構(gòu)筑物名稱及要素見表1-1所示。大型重要設(shè)備尺寸見表1-2。荷重最大的設(shè)備為甲醇合成塔、甲醇洗滌塔、氣化爐、澄清槽等。建構(gòu)筑物最高的為煤筒倉（高度43.5m）和氣化框架（高度...

老采空區(qū)地基穩(wěn)定性評(píng)價(jià)——通過收集建設(shè)場地地區(qū)的有關(guān)地質(zhì)采礦技術(shù)資料，對(duì)建設(shè)場地老采空區(qū)進(jìn)行了殘余沉降預(yù)測和小區(qū)的地基穩(wěn)定性評(píng)價(jià)，并提出了建筑物抗變形措施建議。

以唐山古冶分公司新建11#樓下伏采空區(qū)為例,采用離散元方法程序3dec對(duì)采空區(qū)上方建筑物的穩(wěn)定性進(jìn)行數(shù)值分析。根據(jù)勘查獲得采空區(qū)分布范圍和采空區(qū)巖層信息,運(yùn)用由整體到個(gè)體的方法建立3d計(jì)算模型,分析不處理和處理情況下采空區(qū)的穩(wěn)定性。通過模擬計(jì)算,在不處理的情況下,監(jiān)測點(diǎn)沉降量約為20cm;在模擬注漿充填體的物理特征來處理采空區(qū)的情況下,監(jiān)測點(diǎn)沉降量約為3.5cm。模擬結(jié)果表明,采空區(qū)處理后,沉降量在建筑物允許沉降范圍之內(nèi),為施工采取相應(yīng)措施提供了理論依據(jù)。

礦山測量是一門技術(shù)科學(xué),應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛,涉及到礦山生產(chǎn)的各個(gè)階段,應(yīng)用于礦區(qū)生產(chǎn)與管理的各個(gè)環(huán)節(jié),而且實(shí)踐中的新問題總在不斷產(chǎn)生,并要求有效的解決辦法,如何在已有的軟硬件設(shè)施的基礎(chǔ)上,通過技術(shù)的改革和發(fā)展科學(xué)并高效地解決出現(xiàn)的問題,就要求進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新。本文借鑒近幾年對(duì)采空區(qū)動(dòng)力破壞過程監(jiān)測與預(yù)報(bào)研究和礦山應(yīng)用事例以及一些重要因素的分析,闡述礦山測量技術(shù)創(chuàng)新以及采空區(qū)動(dòng)力災(zāi)害過程監(jiān)控的數(shù)字化理念。

為評(píng)價(jià)某礦山采空區(qū)群的穩(wěn)定性,應(yīng)用有限元flac3d軟件對(duì)該礦體及復(fù)雜多層采空區(qū)群三維數(shù)值模型進(jìn)行了模擬分析。選取相鄰空間區(qū)間頂板厚度小于30m和頂板跨度較大的空區(qū)群作為研究對(duì)象,對(duì)多層采空區(qū)的應(yīng)力分布和塑性區(qū)(結(jié)構(gòu)塑性強(qiáng)度破壞方面)以及采空區(qū)頂板中點(diǎn)位移監(jiān)控(變形控制方面)進(jìn)行了研究,并根據(jù)研究結(jié)果對(duì)礦體所有采空區(qū)進(jìn)行了穩(wěn)定性分類,為后續(xù)采空區(qū)治理提供了可靠的依據(jù)。

以東方龍泉建筑工程為例,基于剛體極限平衡原理,采用力學(xué)分析方法確定了建筑荷載作用下采空區(qū)上覆巖層的臨界厚度.同時(shí),由現(xiàn)場勘察和地質(zhì)資料,建立了采空區(qū)場地的工程地質(zhì)模型和三維數(shù)值模型,應(yīng)用flac3d揭示了采空區(qū)場地在自重場下和建筑荷載作用下的三維應(yīng)力場、位移場和破壞場的變化特征,分析了地表殘余變形傾斜值、最大水平位移及曲率等,對(duì)采空區(qū)場地地基進(jìn)行了穩(wěn)定性評(píng)價(jià),得出該場區(qū)在建筑物荷載作用下采空區(qū)地基處于穩(wěn)定性狀態(tài).該評(píng)價(jià)方法對(duì)類似工程有重要指導(dǎo)意義和借鑒價(jià)值.圖6,表1,參7.

在公路建設(shè)中常常遇到小窯采空區(qū),這類采空區(qū)一般開采規(guī)模小,系私人開采,不支護(hù)或僅簡易支護(hù),無充填,頂板自由塌落且開采無規(guī)劃,采取率低,無勘察資料,無采礦資料,部份地段還經(jīng)多次復(fù)采,使得這類采空區(qū)不但勘察難度大,具有許多不確定性,而且穩(wěn)定性評(píng)價(jià)難以確定采取何種模型,給采空區(qū)處理帶來困難。

為研究復(fù)雜采空區(qū)的穩(wěn)定性,在前期現(xiàn)場調(diào)查、現(xiàn)場原巖應(yīng)力測定、室內(nèi)力學(xué)試驗(yàn)及巖體力學(xué)參數(shù)工程處理的研究基礎(chǔ)上,應(yīng)用現(xiàn)代仿真技術(shù)與計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬技術(shù),采用flac3d方法對(duì)龍橋鐵礦空區(qū)形成過程及采空區(qū)穩(wěn)定性進(jìn)行模擬計(jì)算和預(yù)測分析,研究表明:采空區(qū)形成后,空區(qū)四周各角隅處首先達(dá)到極限剪切破壞狀態(tài),隨著采空區(qū)的增大,角隅處破壞區(qū)域逐步延深擴(kuò)大,頂板中央拉應(yīng)力分布逐漸明顯,最終變?yōu)槔瓚?yīng)力破壞;采場周邊圍巖位移最大,往外距離開挖邊界越遠(yuǎn),圍巖位移就越小,且采場上盤圍巖位移比下盤圍巖要大得多,圍巖移動(dòng)方向均指向采空區(qū);在采場頂板以上形成圍巖移動(dòng)位移等值拱;采空區(qū)頂頂中央點(diǎn)下沉量最大,向空區(qū)側(cè)面急劇降低,空區(qū)以外點(diǎn)的下沉量變化較小,且距空區(qū)越遠(yuǎn)下沉量越小;采空區(qū)一半高度的水平斷面上圍巖以垂直向下位移為主.

根據(jù)緩傾斜礦體的特征,采用flac3d軟件對(duì)某鐵礦1#礦體采空區(qū)穩(wěn)定性進(jìn)行了充填前后的數(shù)值模擬,對(duì)空區(qū)治理、礦柱回采的方案制定及安全生產(chǎn)具有一定的借鑒作用。

基于某鐵礦ⅱ#礦帶采空區(qū)現(xiàn)狀,首先采用flac3d軟件進(jìn)行穩(wěn)定性模擬,然后根據(jù)flac3d軟件計(jì)算結(jié)果以及安全因素設(shè)計(jì)出合理的采空區(qū)處理方案,最后模擬出采空區(qū)處理后的期望結(jié)果。結(jié)果表明,基于flac3d軟件模擬采空區(qū)處理過程能夠?yàn)樵O(shè)計(jì)采空區(qū)治理方案提供較為可靠的依據(jù),在一定程度上具有優(yōu)化采空區(qū)治理方案的作用。

采空區(qū)建筑地基穩(wěn)定性評(píng)價(jià)——采用理論分析和定量計(jì)算相結(jié)合的技術(shù)路線，根據(jù)“三帶”理論對(duì)采空區(qū)對(duì)地表的影響程度和地表移動(dòng)區(qū)的范圍定性定量評(píng)價(jià)，應(yīng)用應(yīng)力分析法對(duì)礦區(qū)地點(diǎn)進(jìn)行穩(wěn)定性分析。

采空區(qū)建筑地基穩(wěn)定性評(píng)價(jià)研究——以東方龍泉建筑工程為例，基于剛體極限平衡原理。采用力學(xué)分析方法確定了建筑荷載作用下采空區(qū)上覆巖層的臨界厚度．同時(shí)。由現(xiàn)場勘察和地質(zhì)資料，建立了采空區(qū)場地的工程地質(zhì)模型和三維數(shù)值模型，應(yīng)用flac~~揭示了采空區(qū)場地在...

采用理論分析和定量計(jì)算相結(jié)合的技術(shù)路線,根據(jù)“三帶”理論對(duì)采空區(qū)對(duì)地表的影響程度和地表移動(dòng)區(qū)的范圍定性定量評(píng)價(jià),應(yīng)用應(yīng)力分析法對(duì)礦區(qū)地點(diǎn)進(jìn)行穩(wěn)定性分析。

安全評(píng)價(jià)分為安全預(yù)評(píng)價(jià)、驗(yàn)收安全評(píng)價(jià)、安全現(xiàn)狀評(píng)價(jià)和專項(xiàng)安全評(píng)價(jià)四類。專項(xiàng)安全評(píng)價(jià)結(jié)論通常決定項(xiàng)目的可行性或安全狀態(tài)。通過2個(gè)實(shí)例,介紹了ansys在采空區(qū)穩(wěn)定性這一專項(xiàng)安全評(píng)價(jià)中的應(yīng)用。結(jié)論表明,計(jì)算模型的正確性決定評(píng)價(jià)結(jié)果的可靠性,力學(xué)參數(shù)控制評(píng)價(jià)結(jié)果的精確度。三維ansys模型能簡便、可靠和快速評(píng)價(jià)采空區(qū)的穩(wěn)定性。

利用調(diào)查、地質(zhì)調(diào)繪、工程物探及鉆探等勘探方法,對(duì)鶴大公路k225+179中橋下部采空區(qū)進(jìn)行綜合勘察,查明場地地質(zhì)構(gòu)造、地層巖性、采空區(qū)分布范圍、規(guī)模及塌陷情況,采空煤層為15#煤層,上部覆巖為軟弱覆巖,塌陷導(dǎo)致地表出現(xiàn)沉降,并引發(fā)橋體下沉。進(jìn)行采空區(qū)區(qū)域劃分及穩(wěn)定性分析評(píng)價(jià),并預(yù)測后期位移量,采空區(qū)為傾斜煤層采空區(qū),煤層厚度較大,預(yù)測后期橋體會(huì)發(fā)生較大沉陷,并產(chǎn)生較大水平位移。為保證橋梁的安全,根據(jù)治理難度分析,提出橋梁移位至無采空區(qū)的安全地段,原橋梁拆除后修筑路基的整治方案。

為了分析錫礦山銻礦床五窿道區(qū)老采空區(qū)上方建筑地基穩(wěn)定性,對(duì)該區(qū)的采空區(qū)進(jìn)行了現(xiàn)場調(diào)查,分析和探討了采空區(qū)建筑物移動(dòng)變形機(jī)理和采空區(qū)圍巖失穩(wěn)機(jī)理。采用abaqus對(duì)采空區(qū)建筑地基穩(wěn)定性進(jìn)行三維有限元模擬分析,研究表明,該區(qū)采空區(qū)都存在破壞的可能,對(duì)老采空區(qū)必須進(jìn)行處理。

針對(duì)含采空區(qū)邊坡的穩(wěn)定性問題,考慮不同跨度采空區(qū)及不同厚度邊坡保安礦柱對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響,基于強(qiáng)度折減法的基本原理,利用flac3d軟件,分別模擬4種情況(包括20種情形)下的邊坡穩(wěn)定性.通過對(duì)比不同跨度采空區(qū)和不同厚度邊坡保安礦柱的邊坡應(yīng)力、塑性區(qū)和安全系數(shù)變化情況,分析地下采空區(qū)對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響規(guī)律.分析結(jié)果表明:在邊坡保安礦柱厚度一定時(shí),采空區(qū)跨度越大,邊坡穩(wěn)定性越差;在空區(qū)跨度一定時(shí),邊坡穩(wěn)定性性受保安礦柱厚度和采空區(qū)與邊坡潛在滑動(dòng)面的相對(duì)位置共同影響,保安礦柱厚度變化時(shí),采空區(qū)與邊坡潛在滑動(dòng)面的相對(duì)位置也相應(yīng)發(fā)生變化,從而導(dǎo)致在一定范圍內(nèi),隨著邊坡保安礦柱厚度的增大,邊坡安全系數(shù)出現(xiàn)先減小后增大的現(xiàn)象.