矿山多层采空区群稳定性的数值分析

介绍龙山发电厂一期铁路专用线采空区的注浆加固范围和沉降控制研究,运用flac3d对不同加固范围情况下的采空区稳定性进行了数值分析,用以指导设计与施工。

为研究复杂采空区的稳定性,在前期现场调查、现场原岩应力测定、室内力学试验及岩体力学参数工程处理的研究基础上,应用现代仿真技术与计算机数值模拟技术,采用flac3d方法对龙桥铁矿空区形成过程及采空区稳定性进行模拟计算和预测分析,研究表明:采空区形成后,空区四周各角隅处首先达到极限剪切破坏状态,随着采空区的增大,角隅处破坏区域逐步延深扩大,顶板中央拉应力分布逐渐明显,最终变为拉应力破坏;采场周边围岩位移最大,往外距离开挖边界越远,围岩位移就越小,且采场上盘围岩位移比下盘围岩要大得多,围岩移动方向均指向采空区;在采场顶板以上形成围岩移动位移等值拱;采空区顶顶中央点下沉量最大,向空区侧面急剧降低,空区以外点的下沉量变化较小,且距空区越远下沉量越小;采空区一半高度的水平断面上围岩以垂直向下位移为主.

针对采空塌陷区形变稳定性问题,基于矿山遥感监测技术方法,解译、对比了四川省筠连煤矿区2009年、2012年和2015年3期遥感影像,获取了采空塌陷、矿山开采点和矿山占地等动态变化信息;分析了矿山开发环境状态变化与采空塌陷区变化趋势的相关因素,认为煤矿开采状态的变化能够影响采空区形变的趋势。基于遥感监测结果,采用塌陷区稳定性分析方法,推算出采空塌陷区持续形变和新增形变信息,编制了采空塌陷区形变趋势分区预测图,并针对性地提出了下一步防治对策和建议。

基于多层采空区的复杂建设用地,利用已有的勘察结果,以地表变形计算的残余沉降量作为已知的结果,通过综合岩石试验的结果及工程类比经验,将地质模型中各类岩组赋予适当的物理力学性质参数,进行反复试算、调整,最大限度地按照实际地质体的地质条件和工程条件反演地质体材料属性参数,建立多层复杂的采空区的地质模型。通过数值模拟计算结果显示,采空区进行注浆处理后,选择适当的基础型式,则有无建筑物条件下的地面沉降变形值均很小,且变化不大。这些方法可以有效地预测在建筑物荷载作用下采空区的沉降变形,为评价场地的工程地质稳定性和工程建设适宜性。

为了分析锡矿山锑矿床五窿道区老采空区上方建筑地基稳定性,对该区的采空区进行了现场调查,分析和探讨了采空区建筑物移动变形机理和采空区围岩失稳机理。采用abaqus对采空区建筑地基稳定性进行三维有限元模拟分析,研究表明,该区采空区都存在破坏的可能,对老采空区必须进行处理。

根据缓倾斜矿体的特征,采用flac3d软件对某铁矿1#矿体采空区稳定性进行了充填前后的数值模拟,对空区治理、矿柱回采的方案制定及安全生产具有一定的借鉴作用。

基于某铁矿ⅱ#矿带采空区现状,首先采用flac3d软件进行稳定性模拟,然后根据flac3d软件计算结果以及安全因素设计出合理的采空区处理方案,最后模拟出采空区处理后的期望结果。结果表明,基于flac3d软件模拟采空区处理过程能够为设计采空区治理方案提供较为可靠的依据,在一定程度上具有优化采空区治理方案的作用。

采空区地基稳定性评价报告——拟建工程建（构）筑物总平面布置见图1-2所示。主要建、构筑物名称及要素见表1-1所示。大型重要设备尺寸见表1-2。荷重最大的设备为甲醇合成塔、甲醇洗涤塔、气化炉、澄清槽等。建构筑物最高的为煤筒仓（高度43.5m）和气化框架（高度...

老采空区地基稳定性评价——通过收集建设场地地区的有关地质采矿技术资料，对建设场地老采空区进行了残余沉降预测和小区的地基稳定性评价，并提出了建筑物抗变形措施建议。

为研究缓倾斜中厚矿体采空区稳定性,在研究采空区失稳机理以及收集矿床资料、采矿进程及进行室内岩石力学实验的基础上,利用数值模拟软件flac对磨坊矿五号井2号矿体4号采场的开采活动进行了模拟.通过对采空区竖向应力分布,塑性区发展趋势以及剪应变增量的分析,得出了空区的稳定性程度及破坏发展趋势:(1)在空区顶板与地板中心处出现了拉应力的集中;(2)空区剪切破坏首先发生在角隅与矿柱的中下部,导致矿柱的失稳,然后再向空区边缘顶板上部发展,最终导致顶板整体塌陷;(3)一、二步开挖后空区处于稳定状态,最后一步开挖后,采空区失稳.

根据某矿山的采空区围岩的条件,建立三维有限元模型,运用三维有限元软件abaqus,对采空区围岩和地表建筑地基稳定性进行了数值分析,得到了采空区影响范围的位移场和应变分布规律。模拟结果表明,采空区存在破坏的可能。因此,对矿区内老采空区必须进行处理。同时结合采空区现状,建议中部采用粗骨料胶结充填,两翼采用尾砂胶结充填。

铁矿采空区稳定性是影响地表沉陷、塌落的重要指标,也是上下区段能够安全生产的前提。为了研究某铁矿采空区在下区段回采过程中对上区段的影响,运用flac-3d数值计算软件对其进行模拟计算,通过分析采空区的应力场分布情况,得到了上区段采空区稳定性。

研究采空区稳定性评价新方法或新模型对于提高采空区稳定性评判的可靠度、保证地下矿山的生产安全具有重要意义。选取工程地质环境、岩体质量、采空区几何参数和围岩应力四方面的因素作为采空区稳定性的主要影响因子,构建了地下矿山采空区稳定性评价指标体系。基于功效系数法原理,采用三标度改进层次分析法确定各评价指标的权重系数,建立了采空区稳定性评判分级新模型。将所建立的模型运用到盘龙铅锌矿采空区稳定性评价研究,评判结果与工程实际相吻合,验证了基于功效系数法的采空区稳定性评判分级模型的适用性和可靠性,为采空区稳定性评价提供了一种新方法。

为分析浅埋采空区对路基稳定性的影响,针对某新建公路穿越浅埋采空区的实际情况,采用flac3d建立三维模型进行了数值模拟,得出了浅埋采空区影响下公路路基的沉降规律,探讨了浅埋采空区对道路行车安全的影响,并在此基础上进一步分析了交通荷载、地下水与采空区耦合作用对路基稳定性的影响。研究结果表明,该采空区的移动和变形仍未结束,受浅埋采空区的影响,地表将出现不均匀的沉降和横向、纵向裂缝以及道路中心线的偏移,进而在公路路面形成塌陷坑,对路基稳定性造成较大威胁;当采深较浅时,交通荷载、地下水渗流作用会导致采空区活化,进一步增加路基沉降,宜采取注浆措施进行加固。

以东方龙泉建筑工程为例,基于刚体极限平衡原理,采用力学分析方法确定了建筑荷载作用下采空区上覆岩层的临界厚度.同时,由现场勘察和地质资料,建立了采空区场地的工程地质模型和三维数值模型,应用flac3d揭示了采空区场地在自重场下和建筑荷载作用下的三维应力场、位移场和破坏场的变化特征,分析了地表残余变形倾斜值、最大水平位移及曲率等,对采空区场地地基进行了稳定性评价,得出该场区在建筑物荷载作用下采空区地基处于稳定性状态.该评价方法对类似工程有重要指导意义和借鉴价值.图6,表1,参7.

在公路建设中常常遇到小窑采空区,这类采空区一般开采规模小,系私人开采,不支护或仅简易支护,无充填,顶板自由塌落且开采无规划,采取率低,无勘察资料,无采矿资料,部份地段还经多次复采,使得这类采空区不但勘察难度大,具有许多不确定性,而且稳定性评价难以确定采取何种模型,给采空区处理带来困难。

采空区建筑地基稳定性评价——采用理论分析和定量计算相结合的技术路线，根据“三带”理论对采空区对地表的影响程度和地表移动区的范围定性定量评价，应用应力分析法对矿区地点进行稳定性分析。

采空区建筑地基稳定性评价研究——以东方龙泉建筑工程为例，基于刚体极限平衡原理。采用力学分析方法确定了建筑荷载作用下采空区上覆岩层的临界厚度．同时。由现场勘察和地质资料，建立了采空区场地的工程地质模型和三维数值模型，应用flac~~揭示了采空区场地在...

采用理论分析和定量计算相结合的技术路线,根据“三带”理论对采空区对地表的影响程度和地表移动区的范围定性定量评价,应用应力分析法对矿区地点进行稳定性分析。

安全评价分为安全预评价、验收安全评价、安全现状评价和专项安全评价四类。专项安全评价结论通常决定项目的可行性或安全状态。通过2个实例,介绍了ansys在采空区稳定性这一专项安全评价中的应用。结论表明,计算模型的正确性决定评价结果的可靠性,力学参数控制评价结果的精确度。三维ansys模型能简便、可靠和快速评价采空区的稳定性。

利用调查、地质调绘、工程物探及钻探等勘探方法,对鹤大公路k225+179中桥下部采空区进行综合勘察,查明场地地质构造、地层岩性、采空区分布范围、规模及塌陷情况,采空煤层为15#煤层,上部覆岩为软弱覆岩,塌陷导致地表出现沉降,并引发桥体下沉。进行采空区区域划分及稳定性分析评价,并预测后期位移量,采空区为倾斜煤层采空区,煤层厚度较大,预测后期桥体会发生较大沉陷,并产生较大水平位移。为保证桥梁的安全,根据治理难度分析,提出桥梁移位至无采空区的安全地段,原桥梁拆除后修筑路基的整治方案。

矿山测量是一门技术科学,应用领域十分广泛,涉及到矿山生产的各个阶段,应用于矿区生产与管理的各个环节,而且实践中的新问题总在不断产生,并要求有效的解决办法,如何在已有的软硬件设施的基础上,通过技术的改革和发展科学并高效地解决出现的问题,就要求进行技术创新。本文借鉴近几年对采空区动力破坏过程监测与预报研究和矿山应用事例以及一些重要因素的分析,阐述矿山测量技术创新以及采空区动力灾害过程监控的数字化理念。