下告铁矿采空区上覆悬顶岩层稳定性研究
ＩＳＳＮ １６７１——２９００ ＣＮ ４３—１３４７／ＴＤ 采矿技术 第１２卷 第１期
Ｍｉｎｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｖｏ１．１ ２，Ｎｏ．１ ２０１２年１月
Ｊａｎ．２０１２
下告铁矿采空区上覆悬顶岩层稳定性研究 付占宇 （１．河源市紫金天鸥矿业有限公司， 广东河源市 ，彭府华 ５１７４６３；２．长沙矿山研究院，湖南长沙４１００１２） 摘 要：简要介绍了下告铁矿的开采背景、采空区形成过程及上覆岩层工程地质特征，基 于ＤＩＰＳ软件描述了采空区和矿区主要断层之间的空间几何关系，利用块体理论分析了 上覆岩层的稳定性。同时利用１２通道声发射监测系统对上覆岩层进行监测，认为上覆悬 顶岩层暂时处于相对稳定状态。 关键词：采空区；块体理论；声发射监测；稳定性分析
１ 下告铁矿矿区概况 ２ 基于块体理论的采空区上覆岩层稳定性分析 下告铁矿隶属河源市紫金天鸥矿业有限公司， 矿区位于河源市的东南部、紫金县城的西南部。下 告矿区地形起伏较大，最低高程１５９．６３ ｍ，最高高 程为北部的帽子栋（５３１．９０ ｍ），相对高差３７２．２７ １ＴＩ。地形坡度１Ｏ。～２Ｏ。，北部地段坡度大于２０。，属 低山丘陵地貌。 下告铁矿自投产以来，一直采用分段空场采矿 法采矿，经过几年的采矿后，全矿共有６００１、６００５、 ６００９和６０１３四个采空区，且仅有＋４７ １ＴＩ、－４－６Ｏ ｍ、 ＋７５ ＩＴＩ和＋９０ １ＴＩ四个水平有采空区存在，空区底 板标高最低为＋４６．７ １２＂１，顶板标高为＋１０７ ｍ，净空 区高度２５．８～６０．３ １Ｔｌ，净空区总面积为１８９１ ｍ。， 总体积约为８．２８万ｍ。。根据公司规划，矿山＋４７ ｍ以下改用崩落采矿法，因此对采矿区进行了处理 并对矿柱进行回采。空区间柱及空区上部岩体崩落 后，形成面积约为５８５０ ｍ。的新空区。该矿区顶板 距地表约３Ｏ ｍ，矿区第四系厚度为２０ ＩＴＩ左右，新空 区顶板岩体极可能会自然冒落至地表，形成９０００ ｍ 的陷落区。且在对下告铁矿采空区间柱和上部 岩体崩落后，采空区处于活动状态，断层Ｆ 附近出 现了大范围的崩塌。突然冒落产生的岩石冲击和气 浪会对采矿作业产生影响，同时空区顶板岩体冒落 时间及冒落规模的不确定性给矿山安全生产带来了 极大的隐患。因此，对上覆悬顶岩层的监测就显得 非常必要，对空区上覆悬顶岩层稳定性的实时监测 可以及时了解和掌握空区上覆悬顶岩层及围岩的地 压活动情况和发展趋势，从而给矿山安全生产提供 可靠的依据。 在实际工程中一般利用块体理论分析法来分析 岩体稳定性。其是根据结构面的产状等参数直接判 断相应岩体的可动性，是“几何法”分析，而且其过程 完全是三维的，所得到的结果能直接用于工程需要。 ２．１上覆岩层工程地质特征 下告矿段铁矿床由矽卡岩所控制的１６个矿体 组成，主要分布在０～８号勘探线之间。矿床北东部 以Ｆ 断裂为界，南西以Ｆ 断裂为界，东部以Ｆ。断裂 为界，西部以Ｆ 断裂为界，顶部以大理岩，底部以花 岗岩为界，总体分布在７４０ ｍ×３１０ ｍ×６５０ ｍ空间 范围内。赋矿处为花岗岩外接触带的凹陷部位。矿 体总体走向２９５。左右，倾向ＳＷ。本区断裂构造发 育，影响较大的断裂构造主要有Ｆ 、Ｆ 、Ｆ 。 （１）Ｆ 断裂。Ｆ 切割了上三叠统和石炭系地 层，是下告矿体的北部和西部边界。Ｆ 断裂为具有 多期活动的张扭性断裂。Ｆ 断裂以石英斑岩贯入改 造为特征，一１００ ｍ高程以上主要充填物为石英斑 岩，宽１Ｏ～３６ Ｉｎ；产状较陡，在１～８号勘探线总体 走向２９４。～２９８。，倾向ＮＥ或ＳＷ，倾角６０。～８３。；在 倾向剖面上呈弯曲状，一１００ ｍ高程以下主要构造 岩为挤压破碎岩、角砾岩、硅质胶结的角砾岩、石英 脉，次为石英斑岩等，宽３～１２ １２＂１，走向２７５。～３０５ ， 倾向ＮＥ，倾角５５。～６５。。 （２）Ｆ 断裂。Ｆ。见于矿段中部，帽子栋南侧，在 矿段内呈舒缓波状延伸，出露长度３．４ ｋｍ，以挤压 破碎带的形式产出，宽２～１８ ｍ，局部达２Ｏ多米。 断裂带倾向３４５。，倾角７Ｏ。。破碎带内见倾向为２９０。 的裂隙甚为发育。Ｆ 早期显示压性，后期显示压 ４８ 采矿 技朱 扭性。 （３）Ｆ 断裂。为区域性北东向合水断裂带主干 断裂之一，见于下告矿段南东侧、锡坑寨东侧，矿段 内出露长约１．５ ｋｍ，沿走向呈舒缓波状，延伸出矿 区，破碎带宽约１．５～１５ ｍ。破碎带以褐铁矿化碎 裂构造岩、糜棱岩及挤压透镜体组成。沿断裂带常 见石英斑岩、花岗斑岩等岩脉贯入。断裂倾向 １２０。～１３０。，倾角６０。～８Ｏ。。断裂两侧围岩角岩化 强烈，断裂南东盘的北西向派生裂隙中，常充填石英 球粒斑岩脉，岩脉膨缩、尖灭变化明显，故原裂隙具 张性特征。该断裂应为南东盘相对北西盘向北东斜 冲属压扭性。 ２．２块体稳定性分析 影响下告铁矿采空区上覆悬顶岩层稳定性的断 层主要为Ｆ 、Ｆ 、Ｆ ，利用ＤＩＰＳ软件作出断层与采 空区边界的赤平投影图，如图１所示，并绘出空间关 系示意图（见图２）。 Ｎ 图１ 采空区边界与断层赤平投影 Ｅ 图２ 采空区边界与断层局部空间示意 从图１和图２可以看到，断层面和采空区边界 面之间切割成了若干个块体，由块体理论可知图２ 中阴影部分为可能失稳块体。可能失稳块体是指在 工程作用力和自重作用下，由于滑动面有足够的抗 剪强度才保持稳定的块体，若滑动面上的抗剪强度 减低，这类块体可能失稳。矿山地压实际显现的情 况正好说明这一点，断层Ｆ 中有强度相对较弱的充 填物，在受采动影响、断层活动和雨水冲刷等影响 后，滑动面上的抗剪强度减弱，导致可能失稳块体发 生滑移剪切破坏，如图３所示。
图３可能失稳块体的滑移剪切破坏 由上述分析可知：采空区上覆悬顶岩层受断层 （Ｆ ）影响，在局部已经出现滑移破坏。但是采空区 上覆悬顶岩层整体性较好，目前并没有大规模的冒 落，但随着地下采矿的进行，塌陷区范围不断增大， 采空区上覆岩层也可能会发生大规模冒落。
３ 基于多通道声发射监测的采空区上覆岩 层稳定性分析
上述是从理论上分析了采空区上覆悬顶岩层的 稳定性，具有一定的指导作用，但是要准确地了解采 空区上覆岩层的变化情况，就必须对采空区上覆悬 顶岩层进行实时监测。基于此，下告铁矿建立了１ 套１２通道声发射监测系统。 ３．１ 多通道声发射系统组成 天鸥矿业下告铁矿采用ＳＴＬ一１２型多通道声 发射监测系统，如图４所示，该系统主要由数据采集 仪和１２个传感器组成，数据处理站建在地表。在每 个传感器与数据采集仪之间为模拟信号传送，采用 信号电缆线相连；数据采集站与井口数据处理站之 间数据先从数字信号转换成光信号，经光缆传输至 井口数据处理站，再由光信号转换成数字信号到达 处理器。 ３．２ ＡＥ监测研究 ３．２．１ ＡＥ信号辨识研究 ＡＥ监测主要是监测采区岩体在开挖时围岩体 内应力集中导致岩体破裂而产生的震动信号，利用 这些监测到的前兆信号来评价岩体的稳定性。因 ６２ 采矿技 术 ［４］王云鹏，杨胜利．露井联采边坡稳定性影响因素分析［Ｊ］．煤炭 工程，２００９（１２）． ［５］刘延佰．工程测量［Ｍ］．北京：冶金工业出版社，１９８４． ［６］刘艳辉，戴谦训，刘大安．龙潭水电站左岸蠕变体Ｂ区边坡位 移监测分析ＥＪ］．工程地质学报，２００５（２）．
、（上接第４９页） （２）对单个通道事件进行定期统计。对１２个 通道的事件进行定期统计，根据矿山实际情况，可每 月统计一次，并观察各个通道在统计时间范围内是 否有事件异常增加的情况。 ３．３悬顶稳定性分析 下告铁矿多通道声发射监测系统于２０１１年７ 月１１号建立并调试成功，经过一段时间的监测，系 统运行正常，并且能够对采空区上覆岩层稳定性进 行有效的实时监测。从这几个月的岩石声发射事件 数来看（见图１０、图１１），每个通道每天事件数在几 到几十不等，并没有特别异常的变化。说明目前采 空区上覆悬顶岩层并没有大规模的地压显现，基本 处于稳定状态。监测还发现靠近采空区附近的传感 器（如１～６号传感器）事件数明显多于远离采空区 的其它传感器。这和实际的地压显现特点相吻合。 静 蛙 ＊ 日期（７月份） 图１０ ７月份事件数统计 ７０｝ ｆ 号通道。 道 。号通道 日期（８月份） 图１１ ８月份事件数统计 ４ 结 论 本文针对下告铁矿采空区及空区上覆岩层特 （收稿日期：２０１１－Ｕ一１７） 作者简介：李永怀（１９７４一），男，陕西扶风人，测量工程师，现 主要从事矿山测量技术管理工作，Ｅｍａｉｌ：ｌｌｙｙｈｈＯ４２６＠ｓｉｎａ． ＣＯｍ。 征，利用ＤＩＰＳ软件和块体理论分析了空区上覆悬 顶岩层的稳定性，并利用建立的１２通道声发射监测 系统对上覆悬顶岩层进行监测。目前多通道声发射 监测系统在下告铁矿开展了初步的运用研究工作， 取得了初步成果。 （１）根据上覆岩层的工程地质结构特点，采用 ＤＩＰＳ软件和块体理论分析了上覆悬顶岩层的稳定 性，发现断层Ｆ 与采空区边界在空间上切割成可能 失稳块体，对上覆悬顶岩层的稳定性产生了较大的 影响。 （２）建立调试好的１２通道声发射监测系统，实 现了对上覆悬顶岩层的全天候实时监测。 （３）通过几个月的实际声发射监测，得到各个 通道的岩石声发射事件表现不一，但变化不大，说明 上覆悬顶岩层暂时处于相对稳定状态。 （４）随着采矿的进行，崩落范围会越来越大，采 空区上覆悬顶岩层可能会发生大规模塌陷，因此需 要坚持监测。 参考文献： ［１］李庶林，尹贤刚，郑文达，等．凡口铅锌矿多通道微震监测系统 及其应用研究［Ｊ］．岩石力学与工程学报，２００５，２４（１２）：２０４８ ２０５３． ［２３付占宇，彭府华．采空区上覆岩层稳定性声发射监测可行性研 究［Ｊ］．采矿技术，２０１１，１１（４）：７７—７９． Ｅ３３刘国清．基于声发射的岩体工程灾害微震监测系统ＥＪ］．采矿 技术，２００５，５（１）：３７ ３８． Ｅ４］刘锦华．块体理论在工程岩体稳定分析中的应用［Ｍ］．北京： 水利电力出版社，１９８６． ［５］ 李建勇，等．岩体稳定性分析的块体理论方法研究ＦＪ］．计算机
工程与应用，２０１０，４６（２１）：４－８． ［６］胡静云，林峰，彭府华，等．香炉山钨矿残采空区地压灾害微
震监测技术应用分析［Ｊ］．中国地质灾害与防治学报，２０１０，２１ （４）：１０９－１１５． ［７］李庶林．试论微震监测技术在地下工程中的应用［Ｊ］．地下空 间与工程学报，２００９，５（１）：１２２—１２８． ［８］ 国防科技工业无损检测人员资格鉴定与论证培训教材编审委 员会．声发射检测ＥＭ］．北京：机械工业出版社，２００４．
乌鲁木齐市过境段公路下伏采空区稳定性分析
乌鲁木齐市过境段公路下伏采空区稳定性分析发布时间：2022-10-08T08:21:45.700Z 来源：《新型城镇化》2022年19期作者：王立鹤1 王江永2 [导读] 乌鲁木齐市过境段公路沿线煤矿采空区属急倾斜状态下的多水平面近距离多煤层重复采动，采空区内尚存大量空洞未充分塌陷，估算最大剩余下沉量约为877mm，采空区的剩余变形不能满足公路路基对变形的要求，处于不稳定状态。
王立鹤1 王江永21.新疆交通建设管理局项目执行三处乌鲁木齐市 8300492.中交第二航务工程局有限公司武汉 430040摘要：乌鲁木齐市过境段公路沿线煤矿采空区属急倾斜状态下的多水平面近距离多煤层重复采动，采空区内尚存大量空洞未充分塌陷，估算最大剩余下沉量约为877mm，采空区的剩余变形不能满足公路路基对变形的要求，处于不稳定状态。
通过对采空区塌陷跨落带空隙体积计算，得出丰源煤矿采空区治理宽度226m，在煤层顶板方向尚有231m的影响区，在煤层底板方向尚有92m的影响区；军区煤矿采空区治理宽度226m，在煤层顶板方向尚有176m的影响区，在煤层底板方向尚有73m的影响区；安宁渠联合一矿采空区治理宽度333m，在煤层顶板方向尚有176m的影响区，在煤层底板方向尚有80m的影响区。
关键词：道路工程；采空区治理；危险性评价；稳定性分析1 工况概况国道216线乌鲁木齐市过境段公路工程位于乌鲁木齐市东侧，道路等级为城市快速路，线路全长约43.029km。
公路沿线位于乌鲁木齐山前坳陷八道湾向斜和七道湾背斜中，其构造见图1所示。
七道湾背斜倾角76°至88°，向西倾伏。
八道湾向斜轴向东部70°至75°，轴面倾角65°至75°，分布地层为头屯河组和西山窑组。
构造线剖面结构示意见图2。
4 结论（1）丰源煤矿采空区：K11+000－K11+300m，路基底层宽度为70m。
H1为第四系深度，平均为20m，H2煤层上方覆岩深度，平均为145m。
某矿山地下采空区对地表稳定性的影响研究
２１ ０ ２年 ９月
中 国 矿 业
ＣＨＩ ＮＡ Ｉ ＮＧ ＡＧＡＺＩ Ｍ ＮＩ Ｍ ＮＥ
Ｖｏ ． １。Ｎｏ ９ 【２ ．
Ｓｅ ｐ． ２பைடு நூலகம்０１２
某矿 山地 下采 空 区对地 表 稳 定性 的影 响研 究
刘 永，张志军，贺桂成，丁德馨
（ 南华 大 学核 资 源 与 核 燃 料 工 程 学 院 ， 湖 南 衡 阳 ４ １ ０ ） ２ ０ １
值 线 等 图 ， 而 对 该 采 空 区 对 地 面 沉 降 的 影 响进 行 了 分 析研 究 。分 析结 果 表 明 ， 空 区顶 板 的 变 形 对 地 表 进 采
有 较显 著 的影 响 ， 须 立 即 进 行 处 理 。 文 中 最后 还提 出 了合 理 的采 空 区 处 理 措 施 ， 保 障后 续 开 采 工 作 顺 必 以 利 、 全地进行 。 安 关 键 词 ：采 空 区 ；Ｆ ＡＣ ；数 值 模 拟 Ｌ 中 图 分 类 号 ：ＴＤ ０ ８３ 文 献 标 识 码 ：Ｂ 文章 编 号 ： １ ０ —０ ｌ ２ １ ） ９０ １ — ４ ０ ４４ ５ （ ０ ２ ０ — １ ８０
摘 要 ：矿 山地 下 采 空 区 的存 在 ， 给地 表 居 民带 来 巨 大 的安 全 隐患 。本 文 应 用 Ｆ Ｃ 数值 模 拟 软 件 Ｉ Ａ
建立 了 湖南 某 矿 山地 下 采 空 区模 型 ， 行 了 数 值 模 拟 计 算 ， 采 用 自编 接 口程 序 ， 制 了模 型 剖 面 位 移 等 进 并 绘
（ ｈｏ ｆ Ｎｕｃｅ ｒＲｅｓ ｕｒ ｅ ｎ ｕ ｌａｒＦｕ ｌＥｎｇｉｅ ｒｎｇ， Ｕ ｎｉｅ ｓｔ ｏｕ ｈ Ｃｈｉ Ｓｃ ｏｌｏ ｌａ ｏ ｃ ｓ ａ ｄ Ｎ ｃ ｅ ｅ ｎｅｉ ｖ ｒ ｉｙ ｏｆＳ ｔ ｎａ，
北山矿区采空区稳定性工程地质研究
北山矿区采空区稳定性工程地质研究【摘要】本文针对北山矿区采空区稳定性展开工程地质研究。
引言部分介绍了研究背景、研究目的和研究意义。
在分析了采空区的地质特征，评价了稳定性方法，并分析了主要影响因素。
提出了改善措施，并进行风险评估与预警。
结论部分总结了北山矿区采空区稳定性工程地质研究，展望了未来研究方向。
通过本研究可为北山矿区采空区的稳定性和安全提供重要参考，同时为类似矿区的地质工程研究提供借鉴和经验。
【关键词】北山矿区、采空区、稳定性、工程地质研究、地质特征、稳定性评价、影响因素、改善措施、风险评估、预警、总结、展望。
1. 引言1.1 研究背景背景】：北山矿区位于我国西部地区，是一个重要的矿业开发区域。
随着煤炭资源的逐渐枯竭和矿业规模的不断扩大，采空区稳定性成为了一个亟待解决的问题。
采空区是指煤矿采空后形成的空间，其稳定性不仅关系到矿山安全生产，还关系到周边环境和人员的安全。
在遭受地质灾害的影响下，采空区的稳定性受到了严重威胁，需要对其进行深入研究和评价。
目前，关于北山矿区采空区稳定性工程地质研究的相关研究仍较为有限。
本文将对北山矿区采空区的地质特征进行分析，评价稳定性的方法，分析主要影响因素，提出改善措施，进行风险评估与预警。
通过本文的研究，旨在为北山矿区采空区稳定性工程地质提供参考和支持，为其安全生产和环境保护提供技术支持和决策依据。
1.2 研究目的本研究旨在对北山矿区采空区稳定性进行深入探讨，通过分析采空区的地质特征，评价其稳定性，研究主要影响因素，并提出相应的稳定性改善措施，最终进行风险评估与预警。
具体目的包括：1. 分析采空区的地质特征，包括岩性、构造、地质构造及地层特征等，从而深入了解采空区的地质情况。
2. 探讨采空区稳定性的评价方法，建立合理有效的评价体系，为采空区稳定性的评估提供理论基础。
3. 分析主要影响因素，包括地质结构、地下水、地质应力等，解析其对采空区稳定性的影响规律。
4. 提出采空区稳定性改善措施，通过工程措施、治理措施等手段，提高采空区的稳定性。
1采煤工作面上覆岩层移动及矿压显现规律 论文
采煤工作面上覆岩层移动及矿压显现规律摘要：在大多数情况下，矿压显现会给地下开采工作造成不同程度的危害。
为了使矿压显现不影响正常开采工作，保证安全生产，必须采用各种技术措施加以控制。
包括对采掘空间进行支护，对松软破碎的煤层进行加固，用各种方法使巷道或回采工作空间得到卸压，对采空区进行处理等。
此外，对矿压的控制不仅在于消除和减轻矿压对开采工作造成的危害，还包括有效地利用矿压为开采服务。
研究矿压显现规律及各种控制方法的基本目的，是为了保证生产安全和取得良好的经济效益。
关键词：采煤工作面支撑压力及其显现地质因素技术因素1.绪论煤炭是我国的主要不可再生资源，它是我国工业生产必不可少的一部分。
因此，研究如何采煤及煤与岩石的关系是十分重要的。
这篇文章主要是介绍采煤工作面上覆岩层移动及其矿压显现规律，采煤工作面的围岩构成，采动岩体破坏的基本形式，裂隙带岩层的结构形式，工作面得矿压显现方式，直接顶的运动规律，基本顶的运动规律，支撑压力及其显现，地质因素，技术因素。
采煤工作面与矿压是息息相关的，要想安全的采煤，把产量搞上去，我们必须去研究矿山压力，因为在矿山压力作用下，会引起各种力学现象，如顶板下沉、底板鼓起、巷道变形后断面缩小、岩体破坏散离甚至大量冒落、煤被积压产生片帮或突然抛出、支架严重变形或损坏、充填物受压缩以及大量岩层移动、地表发生塌陷等。
2.1采煤工作面的围岩构成在煤层或岩层中开掘巷道和进行回采工作，称为对煤层或岩层的“采动”。
采动后在煤层或岩层中形成的空间，称为“采动空间”。
直接位于煤层上方和下方的岩层分别称为煤层的顶板和底板。
根据顶底板岩层距煤层的距离和对回采工作的影响，煤层的顶、底板岩层可以分为伪顶、直接顶、基本顶和直接底。
2.1.1伪顶位于煤层之上，极易垮落的薄岩层称为伪顶。
2.1.2直接顶直接顶位于伪顶或煤层之上，具有一定的稳定性，移架或回采后能自行垮落的一层或数层岩层。
2.1.3基本顶位于直接顶之上较难垮落的厚层坚硬岩层称为基本顶。
初探铁路采空区工程地质勘察及稳定性评价
初探铁路采空区工程地质勘察及稳定性评价发表时间：2020-11-18T06:46:46.031Z 来源：《建筑学研究前沿》2020年17期作者：王鹏[导读] 采空区是影响铁路工程建设的重要地质因素。
通过综合工程地质勘察方法和铁路保护煤柱设计法，查明采空区空间分布特征，分析评估铁路通过采空区的影响，确定采空区安全边界，并对安全边界范围内注浆加固处理，满足铁路工程沉降控制的需要。
湖南省地勘局四一八队湖南省娄底市 417000摘要：采空区是影响铁路工程建设的重要地质因素。
通过综合工程地质勘察方法和铁路保护煤柱设计法，查明采空区空间分布特征，分析评估铁路通过采空区的影响，确定采空区安全边界，并对安全边界范围内注浆加固处理，满足铁路工程沉降控制的需要。
关键词：铁路；采空区；地质勘察；稳定性评价采空区已成为铁路勘测设计中影响铁路方案选择的重要地质不利因素。
因工程地质条件复杂，采空区对铁路工程稳定性有重大影响，在勘察设计过程中，必须详细了解和评价稳定性对铁路工程的影响，以保证铁路建设的顺利进行。
新建铁路为Ⅰ级铁路，因受限于控制性工程，无法完全绕避村庄煤矿矿区（现已停采），于DK90+500-DK91+000里程段在矿区边缘通过。
首先搜集村庄煤矿矿区相关资料，结合现场调查走访，采用大地电磁测深方法（EH-4）布置物探测线，初步确定采空区空间分布情况，然后进行钻探验证。
根据综合勘探方法取得煤层及采空区空间分布，对采空区进行稳定性分析和评价，采用铁路保护煤柱（限采边界）设计方法，确定保护煤柱（限采边界）范围，对限采边界范围内的采空区进行注浆加固处理，避免沉降变形，满足铁路沉降控制要求。
1采空区地质情况与开采情况1.1采空区概况采空区属丘陵区向冲积阶地过渡的区域，呈南北向展布，地面标高37～70 m，北部丘陵区地形坡度为25～30°，南部冲积阶地地势平坦，毗邻水阳江。
在水阳江冲积阶地作用下，整个采空区呈近似矩形，走向与行进方向呈小角度斜交，见图1。
《采矿与岩层控制工程学报》汪杰,张超,郑迪,等,考虑时间效应的采空区顶板稳定性分析
关键词：采空区顶板；Reissner厚板理论；挠度；蠕变损伤；损伤孕育时间
中图分类号：TD 327.2
文献标志码：A
文章编号：2096-7187( 2020 )01-3011-09
Stability analysis of roof in goaf considering time effect
WANG Jie¢£ ，ZHANG Chao¢£ ，ZHENG Di¢¥ ，SONG Weidong¢£ ，JI Xiaofei¦
将顶板视为厚板理论能得出较多有意义的结 论，但随着工程实践的发展，还有部分问题需要得 到进一步解决¡¢©§ ¤。本文在前人研究的基础上，考
虑采空区顶板厚度实际条件，基于厚板理论角度解 释采空区顶板的变化规律。针对红岭铅锌矿的实 际情况，基于Reissner厚板理论，建立采场顶板的厚 板力学模型，根据顶板不同边界条件，推导出固支 和简支两种条件下顶板内部最大应力、弯矩和挠度 方程；基于Kachanov蠕变损伤理论，构建采场顶板蠕 变损伤模型，并对采场顶板损伤失稳时间进行深入 分析。
对于中厚板模型，较常用的理论为Reissner厚 板 理 论 ，对 于 如 图 2 所 示 的 厚 板 力 学 模 型 ，基 于 Reissner厚板理论的控制方程为
013011-2
汪 杰等：采矿与岩层控制工程学报 Vol. 2，No. 1(2020)：013011
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收稿日期：2019-05-31
修回日期：2019-08-06
责任编辑：李 青
基金项目：国家重点研发计划资助项目(2017YFC0602900)
作者简介：汪杰(1992—)，男，湖北天门人，博士研究生。E-mail：18810582等：采矿与岩层控制工程学报 Vol. 2，No. 1(2020)：013011
基于量纲分析法的分段嗣后充填法采空区顶板稳定性判别
基于量纲分析法的分段嗣后充填法 采空区顶板稳定性判别
姜桂鹏，杨桂涛，刘新刚
（甘肃省合作早子沟金矿有限责任公司，甘肃 合作 ７４７０００）
摘 要 ：随着开采深度的增加，大量铁矿山逐渐由崩落法转为充填法开采，其中分段嗣后充填法是主要的方法之一。正
确判别采空区顶板稳定性，是保证采场安全的关键前提之一。以某铁矿为工程背景，总结得到了分段空场嗣后充填法采
性。该方法简单高效，可为矿山采空区顶板参数选取、稳定性判别提供参考。
关键词 ：量纲分析 ；分段空场嗣后充填法 ；采空区顶板 ；稳定性判别 ；厚跨比
中图分类号 ：ＴＤ８５３．３４）０８－００５８－５
Stability Criterion of Roof of Gob of Sublevel Open Stoping With Subsequent Filling Based On The Dimensional Analysis
分段空场嗣后充填法采空区跨度往往较大，且岩石的矿 压强度远远大于抗拉强度，因此，在上覆压力的作用下，顶 板更容易发生破坏，顶板成为采空区稳定性的控制因素。对 采空区顶板的稳定性进行正确判别，具有重要的工程意义。
目前关于采空区顶板稳定性判别方法主要包括数值模
拟、理论分析及现场监测等 [6，7]，张敏思 [8] 等基于 RFPA 数 值模拟方法，对采空区顶板安全厚度和临界跨度进行了分 析 ；柳小波 [9] 等基于 ABAQUS 有限元数值模拟对采空区顶 板破坏机理及安全厚度进行了研究 ；王金安，孙琦 [10，11] 基 于粘弹性理论及薄板对顶板矿柱的流变力学模型进行了研 究，现有的顶板稳定性评价方法在工程实践中由于分析和计 算复杂而不方便应用 [12]，因此需要寻求一种便于工程应用 的模型分析顶板的稳定性。
不同开采时序下倾斜矿体覆岩稳定性数值分析
不同开采时序下倾斜矿体覆岩稳定性数值分析冀宇鑫;沈万虎;宋高峰【摘要】文章以某铁矿为工程背景,采用PHASE 2D有限元软件建立数值模型,研究了不同开采时序下倾斜矿体覆岩破坏及地表沉陷.结果表明:不同开挖时序对覆岩及地表变形影响显著,其中上、下部采区同时开采时,覆岩破坏程度最小,且地表位移并不大.综合考虑覆岩破坏及开采效率,优选上、下部采区同时开采方案.【期刊名称】《无线互联科技》【年(卷),期】2019(016)004【总页数】2页(P122-123)【关键词】开采时序;倾斜矿体;地表位移;数值模型【作者】冀宇鑫;沈万虎;宋高峰【作者单位】北方工业大学土木工程学院,北京 100144;北方工业大学土木工程学院,北京 100144;北方工业大学土木工程学院,北京 100144【正文语种】中文目前很多金属矿山已开采至深部，采场应力更加复杂，围岩稳定性更差；同时，为提高开采效率，矿山都尽可能提高开采规模，两者都对采场围岩稳定性控制提出了更高的要求。
学者们通过理论计算和数值模拟研究了采场结构参数[1]、开采顺序[2]等因素对矿区覆岩破坏及稳定性影响[3]。
本文采用PHASE 2D有限元软件，对不同开采时序下某矿区倾斜矿体的覆岩稳定性及地表沉陷进行数值模拟研究。
1 工程背景某铁矿位于阴山—天山纬向构造带东段—燕山南亚带山海关台拱西南边缘，全区共17个矿体，其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅴ号为主矿体。
矿体倾角39~56°，矿带总体走向长6 km。
采用地下开采嗣后充填采矿法，设计开采范围为﹣240～﹣900 m，划分为﹣240～﹣540 m上部采区和﹣540～﹣900 m下部采区。
本论文拟研究不同开采时序下的覆岩变形规律。
2 数值模型建立采用PHASE 2D有限元软件建立数值模型如图1所示。
模型长4 000 m，高1 225 m，左、右边界施加水平约束，下部边界限制垂直位移，上部边界为自由边界。
模型矿体厚度为135 m，倾角40°，矿体左右两侧预留1 100 m岩体，底部预留300 m岩体，以消除边界效应。
采空区边坡稳定性研究
采空区边坡稳定性研究发布时间：2022-10-20T08:27:27.632Z 来源：《中国建设信息化》2022年第11期第6月作者：程志伟[导读] 地下采矿是影响斜坡变形的因素之一，采空区的位置影响斜坡变形程度。
煤炭露天开采作为我国煤矿生产的主要开采方式，具有生产安全、工作环境好、自然环境影响小的特点，露天开采模式在符合相关条件下会被优先选择程志伟中铁九局集团第七工程有限公司摘要：地下采矿是影响斜坡变形的因素之一，采空区的位置影响斜坡变形程度。
煤炭露天开采作为我国煤矿生产的主要开采方式，具有生产安全、工作环境好、自然环境影响小的特点，露天开采模式在符合相关条件下会被优先选择。
在实际的生产过程中，由于环境与技术条件的改变会出现由矿井开采转化为露天开采的情况。
开采模式的转变会使采场形成开采边坡，其设计的合理性与稳定性会直接影响露天矿开采的经济性与安全性。
地下转露天开采模式边坡稳定性的影响因素众多，而开采范围内的采空区是影响边坡稳定性的重要影响因素。
采空区会改变地下原岩的应力分布，在边坡开采时，应力得以释放，就可能造成滑坡、坍塌等重大生产事故，使企业的财产与人身安全蒙受巨大损失。
因此，采空区边坡稳定性的研究对煤矿开采企业意义重大。
关键词：采空区；边坡；稳定性引言边坡工程难度高，且极为复杂，涉及因素多，所以边坡稳定性研究是一项综合性强的细致工作。
实践表明，边坡岩体力学强度在工程体系中是基准参数，起到重要支撑作用，其选取的合理性非常关键，不仅直接决定着投资成本，也会影响设计的可靠性。
在稳定性分析中,除边坡岩体强度参数外，还要考虑变形参数的作用。
1岩体力学参数确定（1）可在拟建工程中，完成高精度测试，并且在实施期间不用取样，操作便捷度较强。
研究发现，钻探取样阶段，无论采取何种控制方法，岩土体难免会受外因形成的扰动影响，构成扰动的原因有多种，取样时的应力解除最为关键。
另外，样品运输中，产生的碰撞及制样中的扰动，均会导致测试结果“失真”。
采空区围岩稳定性探测技术
采空区围岩稳定性探测技术冯帆;陈道志;胡超文;张阳阳【摘要】高密度电法是探明地下采空区、地下水的重要手段之一,是集电测深与电剖面于一体的勘探方法,具有成本低、效率高、信息丰富、解释方便、观测精度高等优点.结合某磁铁矿的具体条件,采用高密度电法对地下采空区围岩稳定性进行探测与剖析,电法观测剖面采用温纳-斯伦贝谢装置,并结合Res2dinv软件对高密度电阻率数据进行二维反演.通过分析与整理,最终确定井下围岩整体稳定性较好,无需对采空区进行充填,并探讨了影响其探测精度的因素.【期刊名称】《现代矿业》【年(卷),期】2014(000)002【总页数】4页(P74-77)【关键词】高密度电法;采空区围岩;电阻率【作者】冯帆;陈道志;胡超文;张阳阳【作者单位】山东科技大学资源与环境工程学院;滕州郭庄矿业有限责任公司锦丘煤矿;山东科技大学资源与环境工程学院;山东科技大学资源与环境工程学院【正文语种】中文众所周知，地下岩体一经开挖，必然会存在采空区，不仅可造成地表塌陷、地面建筑物损坏、居民房屋倾斜裂缝、水资源遗失、水土流失加剧、生态环境恶化等灾害[1]，同时还可能危害到井下工作人员的生命安全以及影响采矿正常作业，可见维护矿体围岩稳定性至关重要。
为了提高矿山生产的技术性、安全性，保障从业人员的生命安全，将高密度电法应用于某磁铁矿的采空区围岩稳定性探查之中，具有实践指导意义[2]。
高密度电阻率层析成像(又称电阻率CT技术)是20世纪80年代才发展起来的一种新型阵列勘探方法，是集电测深法与电剖面法于一体的勘探方法[3]。
电测深法是在测量时采用变换供电电极极距的方法进行视电阻率测定；电剖面法实际上就是保持电极间距离不变，4个电极同时移动，逐点观测，得出的ρs曲线为地下某一深度范围内沿剖面方向(测线)视电阻率的变化规律。
高密度电阻率层析成像(CT技术)法就是首先保持电极间距离，在测线上同时移动逐点观测，所有电极测完一遍后，在加大电极间距离，再进行逐点观测，如此反复直至电极距达到最大。