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《工程地质学报》2018,26(5):1351-1359
理论研究是分析力学问题基本手段,应用理论方法分析充填体整体稳定性的前提条件是存在明确的滑移面。前人许多研究成果基于考虑充填体与围岩接触面即为滑移面,但将接触面作为滑移面分析充填体稳定性缺少数据支持。本文结合前人研究成果,并根据金川二矿区地表变形特征,考虑倾斜（直线和曲线）滑移面,进而解析得到充填体内部竖向应力微分表达式;根据二矿区开采分层充填体的实际情况,考虑为简支梁模型,求得分层充填体局部稳定性的理论解析解;运用数值模拟软件分析二矿区充填体底板最大、最小主应力,判断了充填体发生破坏失稳的可能性。结果表明:充填体不会发生整体失稳垮塌,但充填体局部发生变形破坏的可能性还是存在的,对于双中段开采的上部采空区,充填体发生变形破坏的可能位置位于两侧角点,对于双中段开采的下部采空区,变形破坏位置稍有扩大,但也集中在两侧角点附近,应及时采取合理的支护措施,防止发生充填体局部失稳破坏。 相似文献
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金川二矿区充填体的稳定性一直是从事金川镍矿岩石力学研究诸多科研人员长期关注的一个问题。本文通过数值模拟方法分析了金川二矿区进路顶板失稳破坏的可能形式。针对金川二矿区下向进路充填法开采,提出了两种提高进路顶板稳定性的改进方案。此外,还对很多学者关心的金川二矿区充填体的整体稳定性问题进行了思考,给出了其不存在整体失稳可能性的观点。 相似文献
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海底赋存大量未开采的矿产资源,利用前景广阔。与陆地采矿相比,海底采矿受上覆水体威胁巨大。因此,准确掌握采空区上覆围岩变形破坏规律,设置合理的顶部预留隔水矿柱,对海下采矿工程安全、高效生产具有重要意义。本文以山东三山岛金矿新立矿区这一典型的海底矿床为研究对象,基于滨海矿山复杂的工程地质特征,采用室内地质力学模型试验的方法,重现了海下充填开采过程,阐明了动态开采条件下海底矿山采空区围岩变形破坏规律和特征。试验结果表明,三山岛新立矿区的临界开采高度为- 85 m,顶部预留隔水矿柱的最小厚度为50 m。若开采超过该临界值,采空区和顶部含水层将发生贯通性破坏,其失稳模式为断层活化。研究成果可为新立矿区预留矿柱高度的选取提供理论基础,也可为相似地质条件下矿山安全开采提供参考。 相似文献
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发生于2006年9月11日的南京石膏矿特大突水灾害不仅改变了矿区及外围的地下水流场, 并引发了矿区地面沉降变形, 对地表附属物产生了一定的破坏作用, 造成了包括矿山关闭在内的巨大财产损失。南京石膏矿涉及典型的深部矿山地质工程问题, 影响地下开采稳定、矿山灾害和环境问题的主要因素是矿体及围岩的岩性结构及岩体结构构造, 特别是断裂构造及其影响带裂隙发育情况、富水性、导水率。围岩的岩溶强烈富水带的存在是矿坑突水的直接水源; 矿体的软岩特性、矿山开采扰动使采场周围的应力场重新分布、开采对断裂构造及裂隙带等结构体的活化作用都加剧了突水灾害的发生。 相似文献
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海底矿体开挖下的断裂带突水效应研究 总被引：1，自引：0，他引：1
矿井水害是因井巷和采掘工作面与含水层、地表水体或含水的裂隙带、溶洞、构造破碎带等接近或沟通而突然发生的出水事故,由于其突发性和出水量巨大的特点,常常影响矿山生产甚至造成淹井等严重后果。断裂带作为岩体内的低强度带,受矿体开挖影响常常产生断层活化现象,而有可能成为矿坑突水的通道。本文根据三山岛金矿新立矿区海底采矿的地质条件,结合实际工况,采取数值模拟方法,对矿床开采引起断裂带活化的状况以及上覆海底粘土隔水层的沉陷变形进行了分析。模拟结果表明:断裂带与上盘围岩接触带是受到开采扰动强烈的地带,断裂带和上覆海底粘土隔水层的阻水效应随着采场的逐渐上移而弱化,当开采至-135m水平时,海底矿山的生产安全将受到海水溃入的威胁。 相似文献
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监测表明,长期采用充填法开采的大型金属矿山也会发生显著的地表变形破坏现象。为了掌握金川镍矿地下开采引起的地表移动、变形和破坏规律,借助GPS技术作为地表移动的监测手段,建立了覆盖矿区地表的GPS监测网。持续的监测数据表明,金川矿区地表最大沉降量已达2400mm左右,以现场调查与地表长期监测数据为依据,给出了地表移动的范围与特征,分析了与岩体移动、变形和破坏现象发生相关的条件和规律,并提出了一些具有预测性的观点,为工程地质-岩石力学条件大致相同矿山的工程技术人员和研究人员提供了一个有借鉴意义的实例。 相似文献
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《岩土力学》2020,(Z1)
采用现场调查、数值模拟和地质力学分析的方法,以金山店铁矿东区-340 m和-410 m阶段运输巷为研究背景,开展巷道围岩变形破坏的断层效应研究。研究结果表明,采矿影响区内的断层破碎带巷道变形破坏严重,围岩破坏模式主要表现为巷道顶板垮塌、顶板非对称下沉变形、巷道围岩内挤变形引起的片帮或剥落、巷帮水平张拉裂缝等等模式;-340m阶段运输巷所在的断层破碎带F4位于矿体开采引起移动变形区域,岩体移动变形引起的水平应力释放导致断层破碎带F4与近矿角页岩A2分界面出现错动台阶;-340 m阶段运输巷变形与破坏机制矿体开采,引起巷道围岩向采空区方向移动变形和开采诱发的断层破碎带滑移活化直接造成顶板沿陡倾结构面垮塌两部分,-410m阶段运输巷变形与破坏机制是受开采诱发的-340 m水平及以上断层破碎带岩体下滑活化引起的挤压变形作用。 相似文献
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为了实现地下矿山采动垮塌区域边缘矿体的安全回采,首先采用数值模拟方法进行采动垮塌机理研究,确定垮塌区域大致范围,然后在垮塌区边缘矿体内部掘进巷道对隐患结构进行超前探测,进一步探明隐患结构分布情况,最后通过钻探对数值模拟和超前探测结果进行验证并注浆加固.研究表明:采空区两帮为充填体、上部为矿体时,其采动垮塌破坏机理可以概括为"两帮下部三角形平动-两帮上部圆弧形转动-顶板楔形垮塌-两侧采场条形滑移-上部采场整体下沉".通过对数值模拟、超前探测和钻孔验证的综合运用,可以实现对垮塌区域隐患结构的精确探查和控制. 相似文献
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冀东铁矿田赋存在太古界单塔子群白庙子组中,资源量（332＋333）为25亿 t,平均品位〉30%,是我国重要的铁矿基地。矿区位于滦河冲洪积扇中上部,矿体上覆第四系砂砾卵石含水层富水性强,水量丰富,属于大水矿床,矿床疏干排水困难,疏干排水将破坏地下水环境。本文在分析矿区水文地质条件的基础上,提出了具有密切水力联系的多层含水层系统的水文地质概念模型,并建立了刻画多层含水层系统的数值仿真模拟模型,基于预留隔水顶板井下充填法采矿,预测矿山开采地下水流场演变,评价了矿山开采对区域地下水环境的影响,提出了环境保护措施,对今后矿山开发过程中的地下水环境影响评价方法、地下水资源开发利用及环保管理决策具有重要意义。 相似文献
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《岩土力学》2017,(3):793-800
针对深井高应力软岩沿空留巷围岩大变形难题,通过现场调研、理论分析和相似模拟试验,分析了围岩特性、支护结构破坏形式及其破坏演化过程,并对围岩破坏机制和围岩控制技术进行了深入系统研究。结果表明:厚层泥岩低强度、软化吸水膨胀及其在强采动高应力状态下碎裂扩容、长期蠕变是围岩大变形的诱因;围岩变形破坏相对于巷道横截面铅垂和水平方向呈明显不对称状态;原有围岩支护系统没有形成一个完整承载结构,使支护体被各个击破,围岩破坏顺序:充填区域顶板破碎→充填体偏心受载压裂片落→巷内顶板急剧倾斜下沉→实体煤帮外鼓片帮,最终导致围岩失稳;提出顶板分区耦合支护和以充填区域顶板为关键纽带的"四位一体"围岩控制技术,该技术能够提高巷道整体稳定性,避免围岩局部破坏造成的支护结构失稳,保障巷道安全畅通。 相似文献
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为了避免近厚松散含水层下煤层开采地下水溃入工作面,对五沟煤矿CT101工作面采用固体充填采煤技术,通过FLAC~(3D)数值模拟软件分析了固体充填采煤地表下沉、岩层移动、支承压力分布和覆岩破坏高度特征,在此基础上,揭示了固体充填采煤岩层变形破坏过程。研究结果表明,固体充填能大幅度减小岩层和地表的移动变形,降低工作面周围支承压力和导水裂缝带高度;固体充填采煤上覆岩层移动变形分为未充填采煤、固体充填体填入和充填采煤推进3个阶段,充填前顶板弯曲变形产生微小断裂,充填后固体充填体支撑了悬露的顶板,限制了顶板进一步断裂。最后通过现场工程实践,得出CT101工作面充填综采工作面的岩层移动控制效果良好,导水裂缝带高度仅为9. 58 m,实现了厚松散含水层下煤层的安全开采。 相似文献
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河北某铁矿矿床水文地质条件分析及矿坑涌水量预测 总被引：1，自引：0，他引：1
马城铁矿位于滦河冲洪积扇一级阶地中上部,为未采矿山,矿体赋存于太古界变质岩中,矿床上覆厚大第四系强含水体,属大水矿山;矿区断裂构造发育,断层规模大,断裂带岩石破碎,岩性变化多端,且对矿体有穿插破坏作用,断裂带加强了第四系水与矿床之间的水力联系,矿床水文地质条件复杂。矿床拟采用上向分层充填法进行开采,在分析矿区含水系统基本特征的基础上,进一步分析矿区地下含水系统和地下水流动系统特征,预测矿坑涌水量并提出矿山防治水建议。 相似文献
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低地应力区地下洞室开挖围岩剪应力静态数值模拟研究 总被引：2，自引：2，他引：0
本文以西北某市大型水利地下洞室工程为例,采用弹塑性二维有限元法对低地应力区洞室开挖后围岩剪应力分布与围岩变形破坏进行了数值模拟,总结出了低地应力区地下洞室开挖后围岩剪应力大小、分布规律与围岩变形破坏的关系.该项研究它将有利于进一步研究低地应力区地下洞室开挖后围岩稳定性,同时对保障地下洞室工程的圆满进行具有重要的理论价值和现实意义. 相似文献
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岩体中弱结构面的产状要素和力学参数是影响深部巷道围岩变形和破坏的重要因素。通过对金川矿区地下开采过程中发生的与弱结构面效应有关的巷道变形特征、破坏模式与机理分析得出,在断层附近或穿过断层开挖时,往往会引起断层活化,引发巷道变形和破坏。当在节理岩体中开挖时会使围岩中低强度的节理裂隙等弱结构面正应力减小,抗剪强度降低,从而发生相对滑移、变形。此外,与巷道开挖相比,矿体开采的影响不仅在持续时间上,还是在影响以及程度上都是造成巷道变形和破坏的弱结构面效应更加显著的主要原因。 相似文献
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金川矿区深部高应力矿床开采关键技术研究与发展 总被引：8，自引：2，他引：8
金川矿区是我国唯一一座大型有色矿产资源生产基地。该矿体埋藏深、地应力高和围岩破碎所固有的不利条件,使得矿床在开采过程中面临极大困难。随着开采的延深,开采面积扩大,采场地压显现日趋剧烈,揭示和研究深埋、大面积采场的地压显现规律以及控制技术,是该类难采矿床安全、高效开采的关键。金川矿区自建矿30多年来,开展了大量的地压规律与控制技术的研究,积累了丰富的工程经验,解决了生产中的难题,使得矿山一期工程得以顺利实施。然而,随着二期工程的进展,尤其多中段开采水平矿柱日趋变薄的开采条件下,采场地压活动极为剧烈,巷道变形难以控制,并潜在着采场突变失稳的风险。本文在总结国内外难采矿床采场地压规律和控制技术研究的基础上,深入论述了金川1#矿体开采存在的问题、潜在的风险以及需要解决的关键技术难题。并明确了数值分析、现场监测与工程经验集于一体的动态反馈系统工程方法,是解决复杂采矿工程的必由之路。 相似文献
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露天与地下联合开采引起岩层移动规律的模型试验研究 总被引：2，自引：0，他引：2
非法开采对矿山开采稳定性具有重要影响,以某铁矿为例,进行了二维物理相似模型试验研究,分析得出了在考虑和不考虑非法开采两种情况下的地表变形规律和矿体围岩移动规律。试验结果表明,从-270 m采至-550 m水平期间,地表沉降和围岩变形呈缓慢增加趋势,但当从-550 m水平继续向下开采时,由于矿体倾角变得平缓,地表沉降、深部围岩变形都急剧增加,非法开采会造成矿体上部岩体的应力重分布,虽没有明显增大地表的沉降范围,但增加了开采点附近的地表沉降量,而且大大增大了地表岩层的水平移动。 相似文献
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摘 要 竖井作为井下开采矿山的咽喉工程,在矿山的安全生产中起着举足轻重的作用。金川二矿区14行主力回风井位于矿体下盘,井深715.5m,穿过的工程围岩有超基性岩、花岗岩、大理岩、辉绿岩等以及F207断层。该风井于1999年10月开工下掘, 2002年投入使用,2005年3月突然跨塌。本文根据现场调查和数值模拟,分析了风井变形破坏的特征和机制。发现主要有井壁错动开裂、片冒、冒落物冲击井壁等几种破坏形式,并得出在采动影响下最易在以下几个位置发生破坏:①井筒上部（0～200m）,易出现拉裂破坏和围岩整体剪切滑动;②F207断层及其上下接触部位（200～220m）,井筒很有可能在此处发生上下错动,从而导致剪切破坏;③井筒中部（360～460m）,受采动影响较大,可能发生鼓肚子破坏;④井筒下部F16断层影响带（井底以上50m）,岩体在采动影响下将发生松动,从而导致在结构面穿插部位可能发生冒落。 相似文献
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采动影响下金川二矿区14行风井变形破坏机制探讨 总被引：2，自引：0，他引：2
竖井作为井下开采矿山的咽喉工程,在矿山的安全生产中起着举足轻重的作用.金川二矿区14行主力回风井位于矿体下盘,井深715.5m,穿过的工程围岩有超基性岩、花岗岩、大理岩、辉绿岩等以及F_207断层.该风井于1999年10月开工下掘, 2002年投入使用,2005年3月突然跨塌.本文根据现场调查和数值模拟,分析了风井变形破坏的特征和机制.发现主要有井壁错动开裂、片冒、冒落物冲击井壁等几种破坏形式,并得出在采动影响下最易在以下几个位置发生破坏:(1)井筒上部(0～200m),易出现拉裂破坏和围岩整体剪切滑动;(2)F_(207)断层及其上下接触部位(200～220m),井筒很有可能在此处发生上下错动,从而导致剪切破坏;(3)井筒中部(360～460m),受采动影响较大,可能发生鼓肚子破坏;(4)井筒下部F_(16)断层影响带(井底以上50m),岩体在采动影响下将发生松动,从而导致在结构面穿插部位可能发生冒落. 相似文献
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基于四川峨胜露天矿山台阶边坡的结构面特征,结合离散单元软件3DEC对台阶边坡进行模拟,研究台阶边坡破坏机制。结果表明:(1)受区域地质构造影响,研究区域的优势结构面倾角较陡,且产状与构造迹线相关;(2)矿区台阶边坡变形破坏模式主要为平面滑动和楔形体破坏,发生倾倒破坏的可能性小;(3)边坡整体变形小,在结构面贯穿的位置有位移突变和增大的现象,临空面的楔形体出露后发生崩塌掉块,局部稳定性降低;(4)台阶边坡破坏机制为拉裂-滑移-崩塌,可分为三个阶段:弹性变形阶段,渐进变形阶段和变形破坏阶段。 相似文献