小窑采空区地质灾害综合评价研究

采用物探和钻探相结合的综合勘察方法，获取地质环境的破坏现状和采空区特征.按相关规范要求，预测小窑采空区的影响范围，剖析采空区残留空洞的稳定性，评价采空区的活化潜在威胁，分析采空引起的覆岩三带发育特征，剖析采空区引起的地表移动特征，获取相应地表变形特征参数.     

采空区上方建筑物地基附近的地表沉陷

根据载荷作用线上水平位移的特征和采空区上覆岩层破断后的结构形态,确定了位移边界条件;给出了采空区上方任意点的沉降位移、地表沉陷、地表水平位移以及建筑群引起的地表沉陷;探讨了在采空区和建筑物载荷的共同作用下地表的移动特性。研究结果表明:建筑物引起的地表沉陷与建筑物和采空区的相对位置有关;建筑物附近的地表下沉随着采空区上覆岩土层厚度的增加而减小,呈非线性变化;在沉降范围内,建筑物两侧地表的水平位移均匀分布,方向相向,均指向建筑物。      

煤矿采空区场地地基稳定性及适宜性分析

结合一煤矿采空区场地作为新建高层住宅小区场地,通过开采条件、地表移动变形综合确定煤矿采空区的稳定性;采用工程类比法、采空区特征判别法、活化影响因素分析法、地表剩余变形判别法等判别采空区场地工程建设适宜性;建议采空区场地采取吸收地表沉陷变形的柔性措施和抵抗地表沉陷变形的刚性措施来确保拟建建筑物的安全.     

急倾斜厚大金属矿山地下开挖岩移发生机理

文章以金川二矿区的岩体移动为例,对急倾斜厚大金属矿山的岩体移动这一重大工程难题进行了探讨。分析了急倾斜金属矿山开挖引起岩体移动的概化传递模式及其地表岩移显现特征。结合数值模拟及GPS监测分析结果,对厚大急倾斜金属矿山岩移发生机理进行研究。结果表明,急倾斜金属矿的厚度对地表岩移的显现特征具明显的影响。当对厚大矿体进行薄层开采时,较大幅度的岩体移动主要发生在采空区顶、底板,开采引起岩体移动的地表显现特征类似于水平矿体的开采;而当采空区的高度大于整个矿体的厚度时,采空区两侧的岩体位移逐渐增大到占主导地位。岩体移动的地表显现特征开始表现为急倾斜矿体开挖的岩体移动特征。     

多煤层开采覆岩移动及地表变形规律的相似模拟实验研究

以离石—军渡高速公路下伏康家沟煤矿采矿地质条件为原型,采用相似材料模拟实验方法,对多煤层开采引起的覆岩移动及地表变形规律进行了研究。相似模拟实验结果表明:多煤层开采条件下,随着煤层累计采厚的增加,采空区"三带"覆岩下沉量和采空区地表沉降量、地表倾斜变形、地表水平位移及地表曲率变形都呈增大趋势,采空区上覆岩体更加破碎,地表变形更加强烈。研究成果可为高速公路下伏多煤层采空区的治理设计提供依据。     

晋焦线小煤矿采空区工程地质问题的初步研究

依据晋焦高速公路小煤矿采空区地质、采矿和工程地质特征，对小煤矿采空区上方的地表变形特征进行了分析研究，综合评价了这些小煤矿采空区对拟建高速公路的影响，并提出相应的采空区治理方法。     

矿山地下采空区对地表塌陷影响范围研究

为研究四川天全县乐英石膏矿开采对地面塌陷的影响,着重分析了区内岩石的工程地质特征,采用公式法计算了冒落带、导水裂隙高度、采空区距地表安全深度,进而对地表影响范围进行了预测,提出了采空区地面塌陷的成因。结果表明:采空区地面塌陷形成主要原因为采空区房、柱设置不规则,采空区跨度大,矿山开采过程中缺乏相应的顶板管理措施;在开采深度未达到采空区距地表安全深度,是区内地表塌陷的主要因素。确定了采空区地表影响范围。     

高速公路的下伏开采沉陷灾害的研究

地下开采所引起的地表沉陷灾害是我国高速公路建设中所面临的一个新的课题.文章论述了条带煤采空区所引起的地表沉陷对高速公路建设的影响,建立了相关灾害的研究程式和研究方法,并利用研究成果进行了实例应用,取得了良好的效果.     

地球物理探测技术在北京门头沟小窑采空区勘查中的应用

门头沟是北京地区的主要产煤区,地下有许多煤层采空区,其变形破坏可在地表引起比较严重的地面塌陷、地裂缝以及滑坡等地质灾害,对公路及建筑物等造成严重破坏。在采空区探测方面,物探方法因其精确、高效、施工方便且对地表无破坏性等优势而成为一种常用的重要手段。但针对一个特定的地区,采取不同的物探方法或不同的技术参数,其探测效果大不相同。本文在北京门头沟棚户区改造项目前期勘查工作的基础上,结合工程实例,对区内小窑采空区的变形特征及地球物理特征进行了认真分析,并对不同的物探手段在小窑采空区探测方面的应用和效果进行了初步探讨,这对今后有效开展采空区勘查工作具有一定的指导意义。     

桑掌沟煤矿采空区工程地质综合勘察及对公路路基影响的初步评价

通过对桑掌沟村办煤矿采空区进行的地质采矿调查、地球物理探测和钻探等勘察工作，查明了该矿采空区的地质与工程地质特征、采空区的分布范围及塌陷冒落特征等，依据这些综合勘察结果，认为路基下伏的采空区将会使地表继续变形，影响高速公路路基路面的正常使用和维修。建议在路面基底层下部加铺一层土工织物或用稀少注浆孔内注浆来加固地基，如能充填采空区则可彻底解决地表变形问题。     

南水北调中线工程郭村矿采空区段稳定性研究

南水北调中线工程禹州市郭村煤矿采空区地表形成了长1 700 m、宽400 m的移动盆地,采空区上覆岩体为典型的“三带型”（冒落带、断裂带和弯曲带）。通过布设高精度监测网,研究了施工前后采空区地表变形特征,监测结果表明,施工前,采空区地表移动已基本结束,处于稳定状态;施工期间,注浆造成应力重新分布,注浆区域内地表变形有明显振荡,而对注浆区域外的地表影响不大;施工结束后,地表变形均趋于稳定。采用FLAC3D有限差分软件,分别计算了渠道运行期间无渗漏、一般渗漏和严重渗漏3种工况下渠道和采空区变形和应力分布规律。计算结果表明,随着渗漏的严重,竖向位移和影响深度增大,但是增幅减小,最大值可达5.5 cm;影响宽度区域沿着渠道对称分布,均匀增大;水平位移逐步增大,且增幅增大,但最大值为7 mm,影响较小;采空区灌浆加固使应力重新分布,仅在采空区两端产生应力集中,渗漏工况下渠道过水荷载所产生的附加应力与自重应力相比很小,对采空区稳定性影响不显著。     

煤层地下开采地表沉陷预测的边值方法

采空区上覆岩、土体对地表沉陷的耦合行为可归结为弹性理论的边值问题,由不同性状松散表土层确定的应力边界和岩、土体之间形成的位移边界构成了相应边值问题的定解条件。在已有研究成果的基础上,提出了地表下沉预测研究的边值提法,以探讨地下开采引起的地表沉陷规律。给出了采空区上覆表土层内任一点的位移和地表下沉的计算公式,确定了地表沉陷的范围,并以神东矿区大柳塔1203工作面开采引发的地表沉陷为例给出了工程实例。研究结果表明,采空区上覆岩体对地表及表土层内任一点下沉的影响取决于上部岩层破断后的结构形态;采空区上覆土体对地表下沉量的作用与土体性质及表土层厚度有关,土体对表土层下沉的影响由下而上增大,呈非线性变化,至地表达最大值;地表沉陷区域随表土层厚度的增加而增大,其影响范围远大于采空区。     

基于经验模式分解和相空间重构的采空区地表动态变形混沌性态及时变规律研究

采空区地表动态变化过程受到诸多地质及采矿条件的影响,为研究其细部动态变形过程,结合某矿区地表变形的动态监测资料,基于经验模式分解（EMD）信息提取技术提取地表变形趋势信息能力和相空间重构技术的数据处理特点,提出了地表动态时变规律分析方法：利用EMD技术,提取出地表的时效变形;采用相空间重构技术对时效变形重构相平面,研究地表随时间的沉降演变规律。结果表明,应用该方法可以清晰地分析出地表随时间变化过程中细部动力学过程,得出地表变形的时变规律。     

缓倾层状结构高陡采动斜坡变形特征研究

采空区深度、平面位置等控制缓倾层状结构采动斜坡的变形特征,直接影响采动斜坡整体稳定性。近年来,国内外学者针对地下采煤引起上覆岩体变形开展了大量研究,但目前采空区特征对斜坡关键位置的影响作用揭示还不够深入。贵州省发耳煤矿尖山营变形体是典型的缓倾层状结构采动斜坡,具有上陡下缓、上硬下软的特征。文章以发耳尖山营变形体为例,采用地质过程机制定性分析和数值模拟方法研究了多层开采与不同深度单层开采对斜坡变形的影响,揭示采空区宽度、深度及深厚比等参数对斜坡变形特征的影响。结果表明:多层开采导致斜坡坡脚破坏和整体塌陷,引起斜坡产生显著向坡外的水平位移,导致竖向位移远大于煤层开采总厚度;采空区跨越坡脚致使开采深厚比急剧减小,采动裂隙更易扩展至地表,是坡脚附近岩体产生破坏的重要因素;采空区宽度增大、多层采动会显著加剧斜坡变形,采空区深度增加可减小斜坡变形量值,但显著增加变形范围。在地形起伏强烈地区采煤,通过优化工作面布置,防止开采深厚比急剧减小、控制采空区宽度、避免重复采动以及开采更深部煤层对斜坡稳定性有利。     

多层采动条件下采空区覆岩残余裂隙发育规律的实验研究

采空区残余裂隙的发育情况是采空区充填注浆设计需要考虑的重要因素。本文采用相似材料模拟实验的方法,探讨多层采动条件下采空区覆岩残余裂隙的分布规律和发育程度。研究结果表明:开采结束后采空区残余裂隙在剖面上具有明显的分区性,从采空区两侧到中间可划分为残余裂隙发育区、裂隙压密区和地表张拉裂隙区; 残余裂隙发育区的残余裂隙率一般介于19.54％～45.27％之间,裂隙压密区的残余裂隙率介于9.28％～19.33％之间; 离层裂隙发育高度是受采宽和累计采厚综合影响的结果。研究成果对于老采空区建筑地基的稳定性评价、采空区处治工程范围与深度的确定、注浆孔的合理布置、单孔注浆量的合理计算等都具有重要的理论研究价值和实际指导意义。     

浅部采空区电磁场特征分析研究

目前采空区探测的技术手段主要有地质调查,地球物理探测和钻探。对于老采空区,往往无矿产勘查资料和历史矿产开采资料,地质调查远不能准确固定采空区范围,只能依靠地球物理探测工作来确定采空区范围.深度和边界,之后用钻探验证。对于浅部小窑采空区,目前常用电磁类方法有高密度电阻率法和地质雷达。本文通过分析高密度电阻率法和地质雷达探测采空区的成果案例,总结了浅采空区电磁异常特征。通过对比分析自然条件下地层和采空区地层的电磁场特征,研究判定采空区边界和深度的方法。     

采空区地层沉陷过程中关键岩层的作用

采空区造成地层缓慢沉陷,严重地威胁着地表建筑物的安全。在其沉陷过程中,上覆各岩层破坏特点、厚层坚硬岩体抵抗沉陷的作用等对最终沉陷有重要影响。采用数值模拟技术,具体深入地分析了地层的沉陷过程、注浆治理的效果,以及其主要影响因素,发现坚硬厚岩层发挥了关键作用。