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文章在分析采矿型崩滑灾害发育特征的基础上，得出西南煤系地层山区地下采动型崩滑灾害常发生在层状碳酸盐岩与碎屑岩地层组成的褶皱翼部和核部的陡崖带上，与地形地貌、地层结构与地下采矿工程活动等因素关系密切，并指出薄矿层开采诱发大型山体崩滑灾害的具体过程:①采空后覆岩顶板塌落—覆岩顶板离层，采空区上覆岩层内部及层间自下而上应力传递；②地下水运移通道形成，并加快更大范围岩体结构破坏及扩展，加速了岩体结构面的松动与破坏；③上覆岩层不均匀沉降导致坡脚压裂，山体大型岩体结构面逐渐拉剪或压剪变形扩展，最终山体发生累积损伤与大规模崩滑灾害。此外，传统经验公式的计算方法对此类采矿型崩滑灾害已不适用，建议开展西南煤系地层山区地质结构与地下采动诱发崩滑灾害的相互作用关系、薄矿层采空区上部山体累积断裂损伤—岩体松动、裂隙扩展-岩溶管道流、裂隙流变化的链式响应机制、地下采动型崩滑灾害评价方法等关键科学问题的研究，以推动采矿型地质灾害防灾减灾工作的发展。 相似文献
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采用UDEC离散单元法数值模拟，再现了贵州纳雍张家湾镇普洒滑坡在煤层采空区、深大岩溶裂隙、强降雨和回采爆破振动协同作用下的动力响应特征，揭示出该崩滑的动力触发机制与主控因素。结果表明:（1）在原始坡体下伏煤层自下而上依次开采时，其采空区上覆岩层中“冒落带”、“裂缝带”和“弯曲下沉带”范围逐渐扩大，当位于最上部的煤层被开采后，其上覆岩层中发育的“弯曲下沉带”已触及坡脚；期间该原始坡体处于累积变形阶段，其变形具有明显的整体“下座”和“顺时针旋转”特征；（2）在强降雨作用时，已受采空区作用的坡体进入累积变形扩大阶段，其宏观变形仍具有“下座”和“顺时针旋转”特征；（3）当回采爆破振动持续作用时，已受采空区和强降雨耦合作用的变形坡体进入持续“渐进损伤”、“临界崩滑”、“解体破碎”、“震荡抛射”和“堆积压实”动力响应阶段，期间滑坡体宏观位移表现出明显的“下座”、“溃屈”和“顺时针旋转”特征。 相似文献
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我国西南岩溶山区地质环境复杂，地下开采活动频繁，大型崩滑灾害频发。为了了解上硬下软缓倾岩质边坡下覆矿层开采时坡体的沉降与地裂缝发育规律，以贵州普洒崩塌为例，通过相似模型试验，研究采动作用下，坡体的地表沉降、内部位移、层间压力变化规律、以及采动诱发的地裂缝发育情况。研究表明:在地下开采情况下，坡体地表沉降和内部位移随开采宽度增加呈线性增大；当开采宽度约为采高的16倍时，地表沉降突增，并伴随裂缝出现；测点越靠近地裂缝，沉降变化率越大，地裂缝发生位置与地表沉降变化率最大的测点大致出现在同一区域；掘进工作面推进时，采空区上方顶板岩层出现卸荷区域，压应力减小，而采动工作面煤层上方岩体出现层间挤压区域，压应力增加；采空区上方大于20倍采高范围以外，岩体层间压力受地下开采活动的扰动影响微弱。本研究为西南岩溶山区在地下采动作用下，对山体崩滑的早期识别与破坏机制分析具有一定的参考意义。 相似文献
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岩溶坡体裂隙的扩展贯通是造成坡体失稳破坏的重要因素。为研究采动作用下高陡岩溶坡体随裂隙扩展贯通的失稳破坏机理，采用离散元（Universal Distinct Element Code，UDEC）数值模拟，研究了采动作用下坡体裂隙的发展规律。研究结果表明:采动作用对岩溶坡体的稳定性具有重要的影响作用，主要表现在煤层上覆岩体新生裂隙的发育以及诱发坡体原有裂隙的扩展；坡体内部裂隙的发育具有一定的时空效应，裂隙带高度随着采空区范围的增加而增加；坡体原有深大裂隙对坡体的破坏具有控制作用，坡体破坏时崩滑体沿着主控裂隙发生滑动；二维模型显示，含深大裂隙岩溶坡体在采动作用下形成类似"悬臂梁结构"，悬臂梁结构沿着主控裂隙发生断裂，坡体中间软岩被挤出，最终主控裂隙与临空面扩展贯通，坡体发生崩塌破坏。 相似文献
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大跨度采空影响顺倾构造山体侧向变动的复合机理 总被引：1，自引：0，他引：1
采空区地表山体侧向变动,不同于一般天然山坡,也与采空区一般上覆岩层的变形破坏有异;它是二者复合机理的效应。本文在分析考察了毗邻电厂的横山顺倾构造山体,剖析了地下采空情况后认为,山体侧向变动中,软弱夹层有决定性作用;变动范围、速率与规模,与地下采空有关。从而又利用地质力学模型试验和数值模拟,探索了采动引起山体应力场及变动规律。结果表明,山体岩层的变形、位移、破坏,由直接顶板向地表发展;采空坍陷诱发了软弱夹层的蠕滑,则产生山体侧向滑移;电厂区地表隆起变形是山体侧向滑移挤压地基土的反映。通过现场实际调究、变形观测资料分析与数值模拟和模型试验的对比研究,提出了坍落拱梁的成生效应、挤压蠕滑效应、失稳效应;揭露了顺倾构造山体在采空影响下,具有地表、地下的复合临空面的复合应力场中复合变动的复合机理;并提出这种山体侧向变动机理的典型地质模式,借以论证山体稳定性。 相似文献
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我国西南岩溶山区地质环境脆弱，人类工程活动强烈，群死群伤的灾难性滑坡频发，造成严重的人员与财产损失。文章概述了西南岩溶山区大型崩滑灾害基本特征和防灾减灾的难点，提出了目前研究中亟待解决的关键科学技术问题，包括岩溶地质结构与管道流的相互孕灾机理、地下采动下大型崩滑灾害形成机制、灾害高位远程动力成灾模式、灾害早期识别与空间预测。针对这些问题，文章提出如下研究思路:通过多学科联合，重点研究岩溶山区大型崩滑灾害链的孕育发生规律与成灾模式，揭示岩溶管道-裂隙-孔隙地下水动力作用及孕灾过程和地下采动、库水波动等工程扰动环境下山体劣化损伤效应，构建岩溶崩滑灾害高速远程动力致灾机制与风险预测方法，形成早期识别、监测预警与综合防控技术及示范，为我国岩溶山区城镇化建设、重大工程安全运营提供科技支撑。 相似文献
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贵州纳雍“8·28”崩塌破坏过程与变形破坏机理初探 总被引：1，自引：0，他引：1
2017年8月28日,贵州省纳雍县张家湾镇普洒村发生山体崩塌,崩塌方量约6×10~5m^3,造成35人遇难。本文通过应急调查、过程还原及工程地质分析,对崩塌破坏过程及机理初步研究,以期有益于后续防治及类似灾害防范。研究发现,崩塌主要发生在三叠系下统夜郎组灰岩和粉砂岩地层中,岩层面近水平,受构造和卸荷作用,发育有平行于坡面的陡倾节理,受长期重力作用和风化作用影响,溶蚀漏斗和塌陷发育,节理在长期的风化过程中形成裂隙带和沉陷带;崩塌过程还原显示,崩塌可分为"沉陷带变形崩塌-坡面局部崩塌-整体溃屈崩塌-撞击地面-碎屑流"五个阶段;根据崩塌变形和运动特征,崩塌可分为崩塌源区、崩积区、碎屑流区和变形区四个区;崩塌体在降雨和采矿作用影响下,拉裂沉陷带和水体的楔形侧向挤压和劈裂作用加剧了坡顶临空岩土体的变形,崩塌发生前的降雨过程对崩塌的发生有重要的促进作用。 相似文献
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岩溶山区特殊的地质结构导致崩塌、滑坡等地质灾害时常发生，带来了严重的人员伤亡和经济社会损失。研究岩溶山区崩滑灾害特征，建立相应的变形破坏地质模式，对于岩溶山区崩滑灾害风险防控与治理工程具有重要理论意义与指导价值。文章以典型地质灾害形成演化过程为例，在系统地分析研究区典型崩滑灾害地质背景、影响因素、动力学与运动学特征的基础上，提出了岩溶山区崩滑灾害变形破坏地质模式，得出以下主要结论:（1）影响崩滑成灾基本因素（崩滑灾害体势能、岩溶结构面、岩组结构、斜坡地貌和斜坡结构）、影响因素（水文地质条件、工程活动、地震、降雨）和变形运动特征（运动形式和变形机制）三个方面，据此建立了岩溶山区崩滑灾害地质分类指标体系。（2）结合研究区特征对模型体系里面的每个要素进行系统分析，崩滑灾害的发生是各个要素相互组合、相互作用的结果。（3）总结了研究区内5种典型崩滑地质模式:高势能反倾降雨型高速远程滑坡—碎屑流模型、高势能斜倾视向采矿型高速远程崩滑灾害模型、超高势能横向陡倾地震型高速远程滑坡、高势能采矿型高速崩塌—碎屑流模型、低势能差异风化崩塌模型。为后续开展物理模拟、数值模拟、稳定性计算和变形破坏预测等工作奠定基础。下一步将更加深入全面地建立研究区的崩滑灾害模式，并进行崩滑灾害的危险性分级工作。 相似文献
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为了研究缓倾斜煤层群下覆煤层开采时层间岩层的破坏规律以及影响上覆煤层开采的安全因素,采用相似材料实验建立两槽缓倾斜煤层上行开采平台。观测下覆煤层开采过程中采空区顶板产生裂隙、断裂、冒落和离层情况,利用位移传感器采集到的上覆煤层下沉数据分析其整体稳定性并记录上覆煤层顶板周期来压步距。采用FLAC3D软件建立模型进行数值模拟对比验证分析,找出下覆煤层工作面推进距离与上覆岩层活动规律的关系以及采空区影响下上覆煤层的纵向位移。结果表明:下覆煤层顶板冒落岩梁排列整齐,碎胀系数小,无法完全填充采空区,使岩层上部产生离层和裂隙,冒落下来的岩梁发生折断并形成稳定结构,上行开采引起上覆岩层的纵向变形与破坏,产生大量采动裂隙,表现为上覆煤层发生台阶错动最终形成一个沉陷区域,周围岩层向区域中心倾斜,影响上覆煤层顶板稳定性。由相似材料实验与数值模拟得到上覆煤层监测点下沉情况对比现场具有较好的吻合性,验证了实验模拟的正确。所得结论也可为相关问题提供有益的借鉴与参考。 相似文献
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重庆武隆鸡尾山滑坡视向滑动机制分析 总被引：8，自引：0，他引：8
重庆武隆鸡尾山山体为典型的斜倾厚层灰岩山体,其破坏模式不同于常见侧向崩塌-堆积层滑坡,属于真倾向滑移变形转为视向整体滑动的特殊失稳模式。在现场地质调查的基础上,从地层岩性、岩体结构、岩溶及地下水作用、软弱夹层等影响因素分析重庆武隆鸡尾山滑坡形成原因;根据滑坡破坏机制,基于关键块体控制理论,对鸡尾山滑坡进行三维稳定性极限平衡分析;利用三维离散元软件模拟鸡尾山滑坡的初始变形破坏过程,分析了鸡尾山滑坡不同影响因素条件下的视向滑动形成机制和变形破坏特征,并探讨了节理化和溶蚀岩体的参数取值。结果分析认为,在重力的长期作用下,鸡尾山山体初始沿真倾向方向滑移,沿岩溶发育的陡倾节理裂隙逐渐产生后缘及侧向裂缝,形成块状后部驱动块体,由于地下水等因素使软弱夹层软化,驱动块体下滑力增大,前缘阻滑关键块体内部应力积累,并最终沿强度较低的岩溶发育带发生剪切破坏,从而导致整体滑动;在进行滑坡稳定性极限平衡分析时,考虑实际的滑坡机制,将滑体分为驱动块体和关键块体分别进行力的解析,并以关键块体的安全系数代表滑坡的安全系数更加合理。数值模拟显示,软弱夹层强度降低、岩溶发育带剪切破坏后,滑体进入大变形阶段,表明关键块体控制和阻滑作用明显,软弱夹层强度降低是滑坡发生的关键因素。采矿形成的采空区对山体的影响主要是使上覆岩体压应力增大,但对滑体的变形无影响。 相似文献
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以程潮铁矿西区为例,结合矿区的地层岩性和地下采矿情况,系统分析了金属矿山地下开采引起的地下水位变化及地表突发性塌陷的原因。研究表明：地表塌陷主要受地下采矿的影响;在一定的地质水文条件下,地表塌陷时采空区高度与采矿深度呈线型关系;地表变形大小和扩展范围与地层岩性息息相关;连续降雨能诱发地表塌陷。地表塌陷可被分为4个阶段：间歇性向上崩落阶段、裂缝连通及扩展阶段、疏干塌陷阶段及地表塌坑群形成阶段。采空区上部岩体垮落是非充分的,岩体空隙随时间的积累和岩体崩落动态变化,崩落呈间歇性、跳跃性地向上发展。岩体崩落的高度与地层岩性有关,岩体强度越小,完整性越差,每次崩落高度越小,总崩落高度越大。随着矿体的开采,漏斗状水位降形成。地下水位降低不仅与采空区的相对位置有关,还受岩性构造所控制。岩体裂隙的产生及发展贯通为地下水向下流动提供了有利通道,可溶岩不断被侵蚀,黏土及岩屑被地下水容冲刷带走易在地下形成隐伏空区。硬石膏整体变形破坏会造成地下水的突涌,在地下隐伏空区内产生瞬时高负压,诱发地表塌陷。 相似文献
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贵州贞丰县某煤矿开采煤层以向斜缓倾的三叠系上统火把冲组（T3h）为主，与贵州省大部分煤矿开采的背斜反倾煤层不同，其采矿活动诱发的地面沉降和滑坡风险亦表现出不同的变形破坏模式(背斜反倾煤层易诱发倾倒崩塌、顺层缓倾煤层易诱发地面塌陷与滑坡)。论文利用升、降轨观测的共15期3 m空间分辨率L波段PALSAR -2 SAR为数据源，开展了多期地表变形D -InSAR测量，确定出变形发生的位置、范围与滞后时间。经实地调查验证，InSAR解算结果较好地吻合了矿区开采范围和地表破坏情况，证实了InSAR在煤矿区识别时序性地表形变的准确性。进而分解计算了地表三维变形，并通过与地下开采范围和过程的相关性分析，深化了对该地区缓倾煤层地下开采诱发的顺层滑坡变形模式的认识:（1）InSAR可以识别计算出采矿区地表变形的范围与沉降量，矿区变形在干涉影像中表现为以采空区地表为中心向四周扩散的圆环状变形条纹；（2）地表变形区域覆盖地下采空区上方及附近地表区域，根据地表变形情况与地下采空区范围计算出该地区上山边界角约70°、下山边界角约58°；（3）地下采空与地表沉降变形存在约30 d的时间滞后；（4）顺层地下采空引发的地表水平移动方向受地层产状、地表坡向共同作用，水平向为沿层面的顺层滑移与向沉降中心汇聚的合成运动结果；（5）沿层面的顺层滑移与地表坡度因素叠加造成采空区地表上山侧岩石受拉产生拉裂缝，下山侧则易产生塌陷坑及裂缝。 相似文献
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陡倾煤层开采条件下上覆山体变形破坏物理模型试验研究 总被引：7，自引：3，他引：4
大型岩质滑坡是中国西南岩溶矿区的主要地质灾害类型,其破坏和成灾过程具有复合性。以我国重庆武隆鸡冠岭滑坡为例,通过离心物理模型试验研究了地下开采条件下陡倾灰岩斜坡的变形失稳机制。试验时随着煤层模型板被拔出,上覆岩层在拟重力作用下开始出现位移与层间错动,当煤层模型被拔出150 mm时,模型山体发生显著破坏。试验结果表明:陡倾灰岩斜坡在长期重力作用下,会出现弯曲倾倒的变形,随着地下煤层逐渐采空,上覆陡倾层状岩体失去支撑,岩层层面分离并产生拉张裂缝,岩体变形加剧发生倾倒破坏,并对煤层下部的稳定岩体形成挤压,下伏稳定岩体发生剪切破坏,最终导致鸡冠岭以倾倒-滑移的复合模式整体失稳。这一研究对中国西南山区大型岩质滑坡的早期识别与失稳机制分析具有指导意义。 相似文献
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Investigation of karst collapse based on 3-D seismic technique and DDA method at Xieqiao coal mine, China 总被引：1，自引：0，他引：1
Jian-Ping Zuo Su-Ping Peng Yong-Jun Li Zhong-Hui Chen He-Ping Xie 《International Journal of Coal Geology》2009,78(4):1800
Karst collapse is a serious geological problem in most of the coal mines in the north of China, but recently it has been found in the south as well. The present study is aimed at investigating subsidence mechanism and deformation field of a karst collapse column at Xieqiao, in the south of China. A method of three-dimensional (3-D) seismic technique has been successful in exploring the spatial morphology of the karst collapse at Xieqiao, and the discontinuous deformation analysis (DDA) method is used to calculate the deformation field and analyze the subsidence mechanism. The results indicated that DDA could approximately simulate and back analyze the subsidence process and strata deformation fields. The subsidence processes of the collapse column depend on the sizes of the karst caves. With the continuous expansion of the karst caves, a semi-elliptic stress field, local separation strata and fracture zone will be formed around the karst cave. Moreover, they will gradually expand upwards along the vertical direction. The paper also indicates that the subsidence failure stage may trigger a sudden collapse of the karst column because of the sudden energy release. Also, it will make a great impact on the vicinity working face so as to cause a rock burst. The effects of the friction angle of rock strata on the subsidence mechanism were reported firstly based on DDA. 相似文献
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Weijian Yu Weijun Wang Genshui Wu Xianyang Yu Wenqing Peng 《Geotechnical and Geological Engineering》2017,35(5):1921-1931
Aiming at the construction and control problems of fractured rock mass when large section inclined shaft through goaf in this paper, and with the new digging belt conveyer incline shaft at No. 6 mine of Pingdingshan as the study subject, three zones of overlying strata in goaf and stability control of surrounding rock in incline shaft was studied. According to the actual mining situation and the engineering geological conditions, the methods of empirical formula and field tracking were used to determine the height of three zones of overlying strata and the length corresponding to the new digging belt conveyer incline shaft. At the same time, the mechanical characteristics of surrounding rock in caving zone analyzed by laboratory experiment. And the compacted conditions of rock strata in goaf with the Ding5–6 coal seam was obtained through the field, so that “rigid U steel arch+ pouring concrete” supporting scheme was put forward. In addition, the mechanics principle of U steel inverted arch was analyzed by mechanical theory, which finally determined the concrete support parameters and construction scheme for surrounding rock of incline shaft in caving zone. Through field practice and late monitoring, the result shown that the stability of surrounding rock was well controlled, and surrounding rock began to stabilize and its deformation rate was less than 1 mm/d in the stable stage of monitoring. 相似文献