典型斷層影響下石膏礦采區(qū)失穩(wěn)機(jī)理研究.pdf

1、石膏作為重要的非金屬礦產(chǎn)資源，在經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮重要作用。隨著石膏礦地下開采范圍的持續(xù)擴(kuò)大，采場(chǎng)附近不良地質(zhì)構(gòu)造被激活，對(duì)采區(qū)穩(wěn)定性產(chǎn)生重大威脅，在極端情況下，可能導(dǎo)致采空區(qū)失穩(wěn)，造成重大人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。斷層作為不良地質(zhì)構(gòu)造的典型代表，對(duì)于其影響下石膏礦采區(qū)失穩(wěn)機(jī)理研究依舊不足，因此開展對(duì)斷層影響下石膏礦采區(qū)失穩(wěn)規(guī)律的研究有積極意義。
　　依托湖北省自然科學(xué)基金（2011CDB433）《采空區(qū)危害型石膏礦礦山采動(dòng)損害機(jī)理及控制研

2、究》項(xiàng)目，采取理論分析、數(shù)值模擬、室內(nèi)實(shí)驗(yàn)及案例調(diào)研相結(jié)合的方法，構(gòu)建黏滑-Kelvin脆性體模型，探究石膏礦斷層破壞模式和采區(qū)失穩(wěn)模式，對(duì)斷層影響下石膏礦采區(qū)失穩(wěn)機(jī)理以及地表沉陷模式進(jìn)行分析研究。論文主要研究成果包含以下幾個(gè)方面：
　　（1）基于關(guān)鍵層和薄板理論，構(gòu)建斷層影響下石膏礦開采引起地表沉陷盆地模型，得到地表沉陷最大下沉量、垂直方向上的形態(tài)參數(shù)、斷層影響下地表沉陷中心點(diǎn)偏移量的計(jì)算公式。
　?。?）通過數(shù)值模擬不同

3、工作面推進(jìn)距離石膏采區(qū)，得到石膏采區(qū)位移、塑性區(qū)擴(kuò)展及地表沉陷規(guī)律，對(duì)上述規(guī)律進(jìn)行分析研究，初步得到斷層影響下石膏礦采區(qū)失穩(wěn)機(jī)理，即遠(yuǎn)離斷層的頂板端部首先產(chǎn)生拉伸破壞，而后傳遞至礦房中部，引起頂板冒落，最終傳導(dǎo)至地表，采區(qū)上方地表出現(xiàn)沉陷。同時(shí)也對(duì)不同斷層傾角的石膏采區(qū)進(jìn)行模擬研究，得到采區(qū)附近應(yīng)力場(chǎng)、位移場(chǎng)變化特征。
　　（3）采用理論計(jì)算與 FLAC3D數(shù)值模擬相結(jié)合方法對(duì)橫店石膏礦地下采區(qū)失穩(wěn)塌陷事故進(jìn)行數(shù)值分析。通過頂板應(yīng)