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

由于我國大部分石灰石礦在進(jìn)行開采時技術(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,提出對石灰石地下礦山采空區(qū)進(jìn)行綜合治理的對策。

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個采區(qū)為例,分別進(jìn)行正對性的治理,有效控制地壓,避免大規(guī)模的地壓活動,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,運用三維有限元軟件abaqus,對采空區(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,對礦區(qū)內(nèi)老采空區(qū)必須進(jìn)行處理。同時結(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,運用flac3d對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)計與施工。

針對采空塌陷區(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、礦山開采點和礦山占地等動態(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,并針對性地提出了下一步防治對策和建議。

采空區(qū)地基穩(wěn)定性評價報告——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)定性評價——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)定性評價，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,運用由整體到個體的方法建立3d計算模型,分析不處理和處理情況下采空區(qū)的穩(wěn)定性。通過模擬計算,在不處理的情況下,監(jiān)測點沉降量約為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)的各個階段,應(yīng)用于礦區(qū)生產(chǎn)與管理的各個環(huán)節(jié),而且實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。本文借鑒近幾年對采空區(qū)動力破壞過程監(jiān)測與預(yù)報研究和礦山應(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)動力災(zāi)害過程監(jiān)控的數(shù)字化理念。

為評價某礦山采空區(qū)群的穩(wěn)定性,應(yīng)用有限元flac3d軟件對該礦體及復(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)群作為研究對象,對多層采空區(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,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,對采空區(qū)場地地基進(jìn)行了穩(wěn)定性評價,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).該評價方法對類似工程有重要指導(dǎo)意義和借鑒價值.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)定性評價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)與計算機(jī)數(shù)值模擬技術(shù),采用flac3d方法對龍橋鐵礦空區(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,圍巖移動方向均指向采空區(qū);在采場頂板以上形成圍巖移動位移等值拱;采空區(qū)頂頂中央點下沉量最大,向空區(qū)側(cè)面急劇降低,空區(qū)以外點的下沉量變化較小,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軟件計算結(jié)果以及安全因素設(shè)計出合理的采空區(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)處理過程能夠為設(shè)計采空區(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)定性評價——采用理論分析和定量計算相結(jié)合的技術(shù)路線，根據(jù)“三帶”理論對采空區(qū)對地表的影響程度和地表移動區(qū)的范圍定性定量評價，應(yīng)用應(yīng)力分析法對礦區(qū)地點進(jìn)行穩(wěn)定性分析。

采空區(qū)建筑地基穩(wěn)定性評價研究——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。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...

針對含采空區(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,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,邊坡穩(wěn)定性性受保安礦柱厚度和采空區(qū)與邊坡潛在滑動面的相對位置共同影響,保安礦柱厚度變化時,采空區(qū)與邊坡潛在滑動面的相對位置也相應(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.

根據(jù)甕福磷礦穿巖礦段采空區(qū)的分布情況,采用flac3d軟件建立三維地質(zhì)力學(xué)模型,分析地下采空區(qū)對露天礦邊坡穩(wěn)定性的影響規(guī)律,提出露天礦開采的合理邊坡角。

為評價巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性,引入功效系數(shù)法的基本理論,在綜合考慮影響邊坡穩(wěn)定性影響因子的基礎(chǔ)上,選取七個具有代表性的影響因子構(gòu)建邊坡穩(wěn)定性評價指標(biāo)體系,根據(jù)既定體系確定相應(yīng)的評價標(biāo)準(zhǔn),建立了一種新的邊坡穩(wěn)定性評價模型。利用四個具有代表性的邊坡樣本對所建模型進(jìn)行驗證,評價結(jié)果與邊坡實際穩(wěn)定性等級基本一致,且與理想點法和可拓方法得到的邊坡穩(wěn)定性評價結(jié)果相近,證明了該方法評價邊坡穩(wěn)定性可行且準(zhǔn)確性較高。

西南地區(qū)公路建設(shè)的快速發(fā)展,不可避免地面臨著采空區(qū)的問題。為保證公路建設(shè)及運營安全,對公路下伏采空區(qū)的穩(wěn)定性研究至關(guān)重要。本文系統(tǒng)總結(jié)了西南地區(qū)采空區(qū)特征,并指出在對西南地區(qū)采空區(qū)進(jìn)行勘探時,一般選用工程物探法,在重要部位可輔以工程鉆探法進(jìn)行勘察?？偨Y(jié)了常用的穩(wěn)定性計算方法及其適用范圍,結(jié)合西南地區(qū)采空區(qū)特征,指出應(yīng)選擇極限平衡分析法進(jìn)行采空區(qū)穩(wěn)定性計算,在條件允許的情況下,應(yīng)采用數(shù)值模擬法進(jìn)行驗證計算。

基于工程實例,對老采空區(qū)\"活化\"過程進(jìn)行了初步研究,探討了老采空區(qū)\"活化\"的穩(wěn)定性分析及評價方法,以期為類似工程的設(shè)計施工提供可借鑒的理論依據(jù)。