地下開采地表移動(dòng)變形的規(guī)律研究及影響因素分析.pdf

1、礦產(chǎn)資源的開采為國家的能源需求和原材料供給提供了有力的保障，推動(dòng)了國民經(jīng)濟(jì)和工業(yè)現(xiàn)代化的快速發(fā)展，但地下開采引發(fā)的開采沉陷又反過來影響和破壞人類的生存環(huán)境，制約了經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。開采沉陷影響的直接表現(xiàn)就是對(duì)地表的破壞，隨著地下開采規(guī)模的不斷擴(kuò)大，地表移動(dòng)變形問題日趨嚴(yán)重。雖然各級(jí)政府和組織已注重了預(yù)防與治理工作，但問題依然十分突出，最主要的原因就是開采沉陷理論不夠完善，對(duì)地表移動(dòng)變形的機(jī)理及規(guī)律認(rèn)識(shí)不夠。因此，為了最大限度的降低

2、地下開采產(chǎn)生的負(fù)面影響，有必要對(duì)地下開采引起的地表移動(dòng)變形規(guī)律及其影響因素進(jìn)行深入研究。
　　本文在橫向課題“深部開采巖體長(zhǎng)期穩(wěn)定性和地表沉降規(guī)律研究”（編號(hào)：04207520070527）的支持下，以南京棲霞山鉛鋅礦為依托，采用現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)、理論分析和數(shù)值模擬相結(jié)合進(jìn)行研究。主要內(nèi)容如下：
　　①基于隨機(jī)介質(zhì)理論，建立了一般地表和山區(qū)地表下水平礦層開采、傾斜礦層開采的地表移動(dòng)變形三維理論模型。分析了兩種地表下開采引起的地表移動(dòng)

3、變形特征及主控因素的變化規(guī)律。
　?、诮榻B了礦區(qū)的地表移動(dòng)監(jiān)測(cè)概況，并根據(jù)實(shí)測(cè)資料反分析求取了地表移動(dòng)參數(shù)，建立了礦區(qū)地表移動(dòng)與變形理論預(yù)測(cè)模型，系統(tǒng)理論地分析了礦區(qū)地表移動(dòng)變形的特征，并與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，表明預(yù)測(cè)效果理想。根據(jù)礦區(qū)的實(shí)際情況對(duì)開采深度、開采厚度、深厚比、開采寬度及主要影響范圍角的影響規(guī)律進(jìn)行了研究，為進(jìn)一步開采預(yù)測(cè)和治理方案的制定提供理論依據(jù)。
　?、鄹鶕?jù)常規(guī)三軸實(shí)驗(yàn)結(jié)果和現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)調(diào)查得到巖層及充填體力學(xué)

4、參數(shù)，采用有限差分軟件FLAC3D建立了礦山三維數(shù)值模型，動(dòng)態(tài)模擬了地下開采過程中地表位移場(chǎng)變化，并將計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)資料、隨機(jī)介質(zhì)理論預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比綜合分析。結(jié)果表明，結(jié)合隨機(jī)介質(zhì)理論和數(shù)值模擬綜合分析能較理想的預(yù)測(cè)地表的移動(dòng)與變形。
　　④將反分析、隨機(jī)介質(zhì)理論模型和FLAC3D數(shù)值模擬結(jié)合，研究了充填體彈性模量、泊松比、內(nèi)摩擦角及粘聚力對(duì)地表移動(dòng)的影響。研究結(jié)果表明：彈性模量的影響最大，其次是內(nèi)摩擦角，而泊松比和粘聚力影響很