礦山多層采空區(qū)群穩(wěn)定性的數(shù)值分析

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)定性進行了數(shù)值分析,用以指導(dǎo)設(shè)計與施工。

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)力學試驗及巖體力學參數(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,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.

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。

基于多層采空區(qū)的復(fù)雜建設(shè)用地,利用已有的勘察結(jié)果,以地表變形計算的殘余沉降量作為已知的結(jié)果,通過綜合巖石試驗的結(jié)果及工程類比經(jīng)驗,將地質(zhì)模型中各類巖組賦予適當?shù)奈锢砹W性質(zhì)參數(shù),進行反復(fù)試算、調(diào)整,最大限度地按照實際地質(zhì)體的地質(zhì)條件和工程條件反演地質(zhì)體材料屬性參數(shù),建立多層復(fù)雜的采空區(qū)的地質(zhì)模型。通過數(shù)值模擬計算結(jié)果顯示,采空區(qū)進行注漿處理后,選擇適當?shù)幕A(chǔ)型式,則有無建筑物條件下的地面沉降變形值均很小,且變化不大。這些方法可以有效地預(yù)測在建筑物荷載作用下采空區(qū)的沉降變形,為評價場地的工程地質(zhì)穩(wěn)定性和工程建設(shè)適宜性。

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,對該區(qū)的采空區(qū)進行了現(xiàn)場調(diào)查,分析和探討了采空區(qū)建筑物移動變形機理和采空區(qū)圍巖失穩(wěn)機理。采用abaqus對采空區(qū)建筑地基穩(wěn)定性進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,對老采空區(qū)必須進行處理。

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)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。

為研究緩傾斜中厚礦體采空區(qū)穩(wěn)定性,在研究采空區(qū)失穩(wěn)機理以及收集礦床資料、采礦進程及進行室內(nèi)巖石力學實驗的基礎(chǔ)上,利用數(shù)值模擬軟件flac對磨坊礦五號井2號礦體4號采場的開采活動進行了模擬.通過對采空區(qū)豎向應(yīng)力分布,塑性區(qū)發(fā)展趨勢以及剪應(yīng)變增量的分析,得出了空區(qū)的穩(wěn)定性程度及破壞發(fā)展趨勢:(1)在空區(qū)頂板與地板中心處出現(xiàn)了拉應(yīng)力的集中;(2)空區(qū)剪切破壞首先發(fā)生在角隅與礦柱的中下部,導(dǎo)致礦柱的失穩(wěn),然后再向空區(qū)邊緣頂板上部發(fā)展,最終導(dǎo)致頂板整體塌陷;(3)一、二步開挖后空區(qū)處于穩(wěn)定狀態(tài),最后一步開挖后,采空區(qū)失穩(wěn).

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。

鐵礦采空區(qū)穩(wěn)定性是影響地表沉陷、塌落的重要指標,也是上下區(qū)段能夠安全生產(chǎn)的前提。為了研究某鐵礦采空區(qū)在下區(qū)段回采過程中對上區(qū)段的影響,運用flac-3d數(shù)值計算軟件對其進行模擬計算,通過分析采空區(qū)的應(yīng)力場分布情況,得到了上區(qū)段采空區(qū)穩(wěn)定性。

研究采空區(qū)穩(wěn)定性評價新方法或新模型對于提高采空區(qū)穩(wěn)定性評判的可靠度、保證地下礦山的生產(chǎn)安全具有重要意義。選取工程地質(zhì)環(huán)境、巖體質(zhì)量、采空區(qū)幾何參數(shù)和圍巖應(yīng)力四方面的因素作為采空區(qū)穩(wěn)定性的主要影響因子,構(gòu)建了地下礦山采空區(qū)穩(wěn)定性評價指標體系?；诠π禂?shù)法原理,采用三標度改進層次分析法確定各評價指標的權(quán)重系數(shù),建立了采空區(qū)穩(wěn)定性評判分級新模型。將所建立的模型運用到盤龍鉛鋅礦采空區(qū)穩(wěn)定性評價研究,評判結(jié)果與工程實際相吻合,驗證了基于功效系數(shù)法的采空區(qū)穩(wěn)定性評判分級模型的適用性和可靠性,為采空區(qū)穩(wěn)定性評價提供了一種新方法。

為分析淺埋采空區(qū)對路基穩(wěn)定性的影響,針對某新建公路穿越淺埋采空區(qū)的實際情況,采用flac3d建立三維模型進行了數(shù)值模擬,得出了淺埋采空區(qū)影響下公路路基的沉降規(guī)律,探討了淺埋采空區(qū)對道路行車安全的影響,并在此基礎(chǔ)上進一步分析了交通荷載、地下水與采空區(qū)耦合作用對路基穩(wěn)定性的影響。研究結(jié)果表明,該采空區(qū)的移動和變形仍未結(jié)束,受淺埋采空區(qū)的影響,地表將出現(xiàn)不均勻的沉降和橫向、縱向裂縫以及道路中心線的偏移,進而在公路路面形成塌陷坑,對路基穩(wěn)定性造成較大威脅;當采深較淺時,交通荷載、地下水滲流作用會導(dǎo)致采空區(qū)活化,進一步增加路基沉降,宜采取注漿措施進行加固。

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,不支護或僅簡易支護,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。

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...

礦山測量是一門技術(shù)科學,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)展科學并高效地解決出現(xiàn)的問題,就要求進行技術(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。

基于工程實例,對老采空區(qū)\"活化\"過程進行了初步研究,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)。

隨著我國社會經(jīng)濟發(fā)展的需要,地下工程項目越來越多,特別是隧道開挖工程。由于我國地形地質(zhì)條件復(fù)雜多樣,在開挖前必須對隧道周圍地質(zhì)條件進行分析和評估,減少安全隱患。文章以巖溶區(qū)隧道開挖為例,針對在巖溶區(qū)開挖隧道會產(chǎn)生的不良效果,通過運用國際上著名的大型巖土工程計算軟件flac3d,快速分析出溶洞在隧道不同位置時會產(chǎn)生的應(yīng)力和應(yīng)變,通過討論和計算最終得出當巖溶區(qū)存在于隧道周圍時,應(yīng)考慮偏壓對隧道穩(wěn)定性的影響,并加強隧道邊墻的支護。

綜合分析了巖體物理力學參數(shù),采用flac軟件建立了安太堡南幫工程地質(zhì)模型,對南幫變形進行了數(shù)值模擬,基本確定了安太堡南幫變形規(guī)律,采用極限平衡法對南幫邊坡進行了安全系數(shù)計算,確定了南幫邊坡不穩(wěn)定區(qū)域。