我国非煤矿山地下采空区稳定性研究进展

文章分析了非煤矿山地下采空区的分布及危害,阐述了采空区稳定性研究的必要性和紧迫性。以及目前我国非煤矿山地下采空区稳定性现场监测、理论研究、数值模拟的研究进展,指出我国非煤矿山地下采空区稳定性研究中存在的问题,为我国非煤矿山地下采空区稳定性研究新理论、新方法的发展提供借鉴。     

基于实测的采空区稳定性数值模拟分析

准确掌握采空区的三维形态和空间位置是进行采空区稳定性数值模拟的关键。介绍了空区三维激光探测系统（cavity monitoring system,CMS）的基本构成、工作原理及探测方法。结合冬瓜山铜矿采空区的实际情况,在采用CMS准确探测采空区的基础上,应用Surpac建立采空区三维模型和矿区地学三维模型,提出采用数据转换的耦合模式将Surpac与Phase2耦合构建数值计算模型,进行数值模拟计算,根据模拟计算结果对采空区的围岩稳定性进行了分析。研究结果表明,将CMS,Surpac和Phase2三者的优势结合起来,可为岩土工程的稳定性数字模拟研究提供一条新的有效途径。     

基于FLAC3D模拟的大规模采空区破坏概率研究

采空区稳定性的问题由来已久,但目前对采空区的整体稳定性评价结论几乎仍停留在定性层面上,特别是对于条件复杂的大规模地下矿山采空区,若能将其量化则在很大程度上将会对矿山安全提供一定的保障。针对大规模采空区稳定性的难题,在数值模拟的基础上引入采空区破坏概率的概念试图解决这一问题。在FLAC3D后处理的过程中,结合统计学中概率的基本原理,利用Excel的风险分析插件@Risk对FLAC3D网格单元的计算结果进行统计分析,并以95%的置信区间为准,从主应力、剪切破坏判据Fs以及弹性应变能等方面深入研究分析采空区的破坏概率,进而将采空区稳定性问题得以量化,同时得出了大量岩石网格单元主应力和弹性应变能分布服从韦布尔分布(Weibull)和对数正态分布(lognorm)的规律。量化不仅解决了空区稳定性的问题,也将为数值模拟开拓更为广阔的应用空间。     

大型缓倾煤矿采空区稳定性评价研究

煤矿采空区稳定性的影响因素众多,为了更好地解决大型缓倾煤矿采空区稳定性评价问题,通过FLAC 3D有限差分软件对采空区的多种开采工况进行数值模拟,提出了影响该类采空区稳定性的主要因素,并在此基础上采用层次分析法(AHP)进一步确定各影响因素的权重。针对山西中阳县多家煤矿采空区稳定性问题,根据影响因素综合评分表对各个影响因素进行评分赋值,最终计算得到采空区稳定性总得分,由此综合判定采空区稳定性等级。这种稳定性评价方法得出的结果与采空区地表位移变形观测法评价得出的结果相符,研究成果对类似采空区稳定性评价具有重要的借鉴参考意义。     

某高速公路下伏煤矿采空区稳定性分析

在论述某高速公路下伏砦脖煤矿采空区地质、采矿和工程地质特征的基础上, 进行了稳定性数值模拟分析, 定性与定量地分析与评价了该煤矿采空区的地表变形特征及稳定性。研究结果表明: 该煤矿采空区的变形尚未完成, 对拟建的高速公路将产生很大的危害, 必须采取相应的工程治理措施。      

西部某水电站坝区采空区的工程效应研究

通过对西部某水电站的地质环境分析,揭示了采空区分布特征.对溢洪道进行数值模拟,研究采空区上覆岩层的影响范围,分析采空区对溢洪道的影响.最后综合分析采空区对水电站不同工程部位的危害,提出相应的处理措施.     

沈丹客运专线本溪段下伏采空区的数值模拟分析

为分析沈丹铁路客运专线本溪段的路基稳定性,为铁路客运专线建设提供依据,利用概率积分法进行了预测,并采用有限元软件ADINA进行了数值模拟。建立三维模型,分析了采空区残余变形对客运专线的影响,并对采空区注浆后的状态进行了模拟分析,得到了注浆前、后沿路基方向下沉、沿路基方向水平移动、垂直路基方向水平移动的数值。研究表明,采空区处于基本稳定状态,地表移动和变形是均匀渐变的,不会出现突然塌陷,但采空区上方出现了应力集中和塑性变形,地表移动仍会对铁路客运专线的运营造成影响,考虑未来可能产生的残采和复采以及铁路行车荷载的作用,也可能会出现老采空区活化,宜采取措施进行加固;对采空区进行注浆后地表的移动和变形值较小,达到了铁路客运专线的要求,采空区注浆能有效地控制地表移动和变形。     

高速公路下伏多层倾斜采空区危害性评价数值模拟

采空区的危害性评价是矿区高速公路建设技术难题之一。应用二维及三维有限单元法对某高速公路下伏一多层倾斜复杂地质条件老采空区的变形与稳定性进行了数值模拟。模拟计算结果表明,研究区多层倾斜采空区对路基的危害性严重,必须对公路路基影响范围内的采空区部位进行处治。     

多种采动影响区杆塔地基稳定性数值分析

煤炭开采中多种采动影响区包括老采空区、现采空区和未来采空区(规划区)等几种类型.本文对晋东南至南阳段1000kV特高压输电线路途经山西煤田采空区和规划区,评价规划区煤层开采对已建输电杆塔地基稳定性的影响,根据现场收集的资料,利用FLAC3D数值方法对特高压线路N177输电杆塔下部3号煤层进行开采模拟,并在3号煤层已经开...     

复杂矿区三维地质可视化及数值模型构建

复杂三维地质可视化和数值模型的构建是采矿、岩土及水利水电工程中常常遇到的关键问题。针对数值模拟软件在复杂矿区地质体模型构建及单元网格划分等前处理问题上存在的不直观、工作量大等缺点,结合矿业软件在复杂三维地质体建模的强大优势,在研究线框模型和块体模型差异的基础上,提出了基于线框模型的复杂矿区三维地质可视化及数值模型构建技术。根据线框模型特点不同,以地表和采空区模型为型,分别阐述了基于Surpac的表面模型和实体模型无缝转换成MIDAS/GTS数值模型的有效方法,并将该技术成功应用于冬瓜山铜矿复杂采空区群围岩稳定性研究中。结果表明,该方法是可行、有效的,从而为矿山开采设计、安全分析及复杂地质体结构的岩土工程数值模拟分析提供了一种新的建模方法。