石膏類礦床采空區(qū)失穩(wěn)機(jī)理及防治措施研究.pdf

1、隨著礦山資源的不斷開采，形成的采空區(qū)也不斷擴(kuò)大，由此引發(fā)的一系列地質(zhì)災(zāi)害問題也越來越多，尤其對(duì)地表有村莊的礦山，采空區(qū)失穩(wěn)將會(huì)影響地面交通安全，甚至造成房屋倒塌，對(duì)社會(huì)造成極大的恐慌和生命財(cái)產(chǎn)損失。因此，研究石膏類礦山采空區(qū)失穩(wěn)機(jī)理，提出最優(yōu)采空區(qū)防治方案，對(duì)維護(hù)采空區(qū)穩(wěn)定性和減少地表沉降具有很大的現(xiàn)實(shí)意義。
　　本文針對(duì)貴溪羅塘石膏礦山礦體及圍巖特有的物理特性與賦存狀態(tài)，展開地表塌陷原因現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，得到地表塌陷是由下部采空區(qū)失穩(wěn)引

2、起的結(jié)論。進(jìn)而采用理論分析、數(shù)值模擬分析、相似材料模擬實(shí)驗(yàn)分析進(jìn)行采空區(qū)失穩(wěn)機(jī)理研究并相互印證，最后以此為理論基礎(chǔ)，提出對(duì)羅塘石膏礦山采空區(qū)處理的方案。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下：
　?。?）理論分析采場(chǎng)頂板應(yīng)力分布規(guī)律，得到頂板中部下表面易因拉應(yīng)力作用造成頂板失穩(wěn)。從而對(duì)于石膏類礦山，預(yù)留一定厚度的礦巖層代替上盤圍巖作為護(hù)頂層，能較好的維護(hù)頂板的穩(wěn)定性，但其所留厚度應(yīng)至少大于拉應(yīng)力區(qū)高度。采用Lunder公式計(jì)算礦柱強(qiáng)度能較為準(zhǔn)確反

3、應(yīng)該類礦柱強(qiáng)度隨礦柱尺寸增大而增大。同時(shí)采用“三帶”理論分析臨界開采安全深度，避免井下開采活動(dòng)離地表過近時(shí)，造成地表有害沉降。
　　（2）根據(jù)相似材料模擬實(shí)驗(yàn)，定性的了解當(dāng)采場(chǎng)頂板及上覆巖層不斷受壓時(shí)，頂板中央及邊角點(diǎn)處首先出現(xiàn)裂隙，隨后裂隙逐漸擴(kuò)展、變寬直至貫穿地表；同時(shí)礦柱強(qiáng)度隨裂隙的發(fā)育而不斷降低，當(dāng)不足以支承上覆巖層時(shí)，礦柱失穩(wěn)，進(jìn)而引起頂板整體垮落。
　　（3）運(yùn)用FLAC3D軟件對(duì)研究區(qū)域進(jìn)行三維數(shù)值模擬，從礦體

4、開采過程、不同礦柱寬高比兩方面對(duì)采空區(qū)周圍巖體應(yīng)力分布、頂板沉降位移、礦柱穩(wěn)定性進(jìn)行分析研究，揭示了礦體開采過程中，周圍巖體應(yīng)力、位移變化規(guī)律；礦柱寬高比減小，導(dǎo)致礦柱由穩(wěn)定向不穩(wěn)定轉(zhuǎn)變，進(jìn)一步驗(yàn)證了采空區(qū)失穩(wěn)機(jī)理。
　?。?）對(duì)羅塘石膏礦采空區(qū)穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)發(fā)現(xiàn)該礦預(yù)留厚度、礦房跨度均有利于頂板的穩(wěn)定，但礦柱寬3m時(shí)，能滿足地表非重要建筑物的安全要求，但對(duì)地表有住宅等重要構(gòu)建筑時(shí)，存在一定的安全隱患。同時(shí)對(duì)地表沉降位移監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，