采空区地表沉降影响因素研究
地面沉降的处理标准
地面沉降的处理标准摘要：一、引言二、地面沉降的原因1.大量开采地下水、地下水溶性气体和石油2.开采地下固体矿藏，形成大面积的采空区3.重大的工程建筑物对地基施加的荷载4.在低荷载的持续作用下，土体的蠕变三、地面沉降的处理方法1.预防措施2.房屋维修与加固3.地面沉降的监测与控制四、结论正文：地面沉降是指地表或建筑物基础下的土体在自然或人为因素作用下产生的垂直位移。
地面沉降的处理标准主要取决于沉降原因、沉降程度以及影响范围等因素。
本文将从地面沉降的原因、处理方法等方面进行探讨。
一、地面沉降的原因1.大量开采地下水、地下水溶性气体和石油：这是人类活动中造成大幅度、急剧地面沉降的首要原因。
地下资源的过度开采会导致地下空洞，使得地表承受的压力分布发生变化，从而导致地面沉降。
2.开采地下固体矿藏，形成大面积的采空区：地下矿藏的开采会形成大面积的采空区，这些区域在地表荷载作用下容易发生塌陷，导致地面沉降。
3.重大的工程建筑物对地基施加的荷载：重大的工程建筑物对地基施加的荷载会使地基土体发生变形，从而导致地面沉降。
4.在低荷载的持续作用下，土体的蠕变：土体在低荷载的持续作用下，可能发生蠕变，导致地基的缓慢变形，从而引起地面沉降。
二、地面沉降的处理方法1.预防措施：针对地面沉降的原因，采取相应的预防措施，如合理开发利用地下资源、加强工程建筑物的设计与施工等。
2.房屋维修与加固：对于已有的房屋地面沉降，可采取维修与加固措施，如修复裂缝、加固地基等，以确保房屋的使用安全。
3.地面沉降的监测与控制：对地面沉降进行实时监测，采取必要的控制措施，如地下水回灌、土体压实等，以减缓地面沉降的发展。
综上所述，地面沉降的处理标准需要根据沉降原因、沉降程度以及影响范围等因素来制定。
水溶开采诱发盐矿地面沉降机理分析及防治措施
水溶开采诱发盐矿地面沉降机理分析及防治措施作者：李力宏来源：《科技资讯》2024年第02期关键词：盐矿水溶法开采地面沉降地质灾害事前预防事中控制事后补救1水溶法开采诱发盐矿地面沉降的特点分析近几十年来国内盐矿发生的一些较大的地面沉降地质灾害实例[4]，发现水溶法开采诱发盐矿地面沉降一般具灾害持续周期长、影响规模大、破坏性大、突发性较强、易反复发生、发生前后通常伴随地面冒卤等几个显者特点。
1.1灾害持续周期长，影响规模大一旦地面沉降发生，必将对上覆岩土体造成破坏，相应岩土体的承载力会出现下降，而随着地表长时间持续移动，地面沉降影响范围势必将持续扩大。
例如：1992年湖北应城盐矿发生沉降后，直到1999年地面变形都在发生[4]。
由于盐矿开采深度一般较深，故地表沉降影响规模一般亦较大，地表影响范围在几千平方米比较常见。
1.2破坏性大，突发性较强盐矿地面沉降一般均具有突发性，且因发生时位移剧烈，故带来的破坏性亦比较强烈。
地面沉降往往造成地面工业设施和居民房屋等建筑物的变形或损坏，房屋不能居住，周边水井干涸，地质环境遭受极大破坏。
同时，地面沉降时喷出的卤水对地下水与土壤环境会造成长期污染，使地面沉降区周边长时间的土地盐碱化，造成农作物减产，地质环境恢复十分困难，造成的经济损失巨大。
据部分监测统计结果，地面沉降区垂直位移多在1～2mm/d，极个别的可超过100mm/d以上[4]。
一般在地面沉降出现之前较长的一段时期内，发生灾害的一些预兆未能被发现甚至完全被忽视，导致及时预警或预报灾害的发生十分困难，故灾害突发性强。
1.3沉降易反复发生地面沉降往往对上覆岩土层造成毁坏，致使其结构破坏，容许承载力随之会大大减小，同时会破坏采卤钻井或井管，而钻井受到破坏后井中的卤水会浸入上覆岩土体中，又会加速软化上覆岩土体，这样在外力及其它各种因素的综合作用下极易发生再次地面沉降。
例如：云南凤岗盐矿在十八年内发生过三起较大规模的地面沉降，安徽定远盐矿在四个月内连续发生过两次较大的地面沉降，1992年和1999年湖北应城盐矿14～15井组区发生过两起大的地面沉降[4]。
重复采动对煤矿区地表沉陷的影响及其预计的开题报告
重复采动对煤矿区地表沉陷的影响及其预计的开题报告一、绪论煤矿开采会对地下煤层造成破坏，产生采空区和支柱残煤等，导致地下空洞和塌陷等现象。
而地表沉陷也是煤矿开采对地表所产生的一种不可避免的影响。
本文将对煤矿开采时重复采动对地表沉陷的影响进行分析和探讨，并提出预计的研究方案和研究方法。
二、煤矿采动形成地表沉陷的影响煤矿采动区域地表沉陷，其影响因素主要有以下几个方面：1. 采动方式及采煤高度2. 煤层裂隙和水文地质条件3. 采空区大小和位置4. 地下水位变化5. 地表土层性质而对于煤矿采动完毕后，对地表形成的沉陷主要有以下几种形式：1. 突陷2. 慢沉降3. 高差梁式沉降4. 侵蚀式沉降三、重复采动对地表沉陷的影响煤矿重复采动是指在已开采区域内重新进行开采，因为此时地下已经形成了采空区和支柱残煤等，地下空洞较多，因此采动效率会比较高，但同时也会对地表形成更大的沉陷，尤其是长期重复采动造成的影响更为严重。
因此，煤矿重复采动对地表沉陷的影响一定程度上会比单次采动更加明显。
四、预计研究方案和研究方法1. 研究方案本文将通过对煤矿重复采动对地表沉陷的影响进行分析和探讨，提出相应的防治措施和技术手段，以减轻煤矿采动对地表沉陷所带来的负面影响，提高煤矿开采效益和社会效益。
2. 研究方法本文将采用文献资料收集、实地调查及统计分析等多种研究方法进行研究，收集、整理已有的研究成果，对煤矿重复采动对地表沉陷的影响进行定性和定量分析，提出相应的防治措施和技术手段，以减缓地表沉陷的程度和影响。
同时，在研究中还将对煤矿开采对地质环境的影响以及生态环境保护等相关问题进行一定的探讨。
五、结论和展望通过对煤矿重复采动对地表沉陷的相关研究，本文可以得出如下结论：1. 煤矿重复采动对地表沉陷的影响较为明显，需要采取相应的防治措施和技术手段。
2. 灵活选择采动方式和采煤高度，合理利用采空区，进行灌浆加固等技术手段可以有效减轻地表沉陷的程度。
采空区地面塌陷地质灾害的防治对策研究
采空区地面塌陷地质灾害的防治对策研究摘要：在矿产领域中，地面塌陷是遍存在的一种地质灾害。
通常来讲，灾害的发生地点有着隐蔽性特征和突发性特征。
部分经济发达的矿工区域经常因为地面塌陷灾害的出现对人们自身安全产生了巨大的威胁，难以推动国民经济良好发展。
基于此，要想进一步改进矿区自然生态环境，减少地质灾害对人为安全产生的不良影响，就需要全面落实安全文明生产准则，结合实际情况制定出有关的采空塌陷防治策略，以此在塌陷区形成之前产生良好的效果，将传统塌陷区治理的问题彻底解决，引进防治结合的工程技术，与矿区开采的安全生产需求相符合。
关键词：采空区；地面塌陷；地质灾害；防治对策0前言在设计矿区开采流程的过程中，应当制定合理地面塌陷地质灾害防治措施，做好施工人员都要培训工作，使其在采矿期间熟练操作各项技术，利用合理的地面塌陷防治措施降低采空区地面塌陷幅度，缩减塌陷的具体时间，确保人们自身安全，对于矿产资源来讲，是工业发展的一项基本基础，通常是利用井下开采的方式获取。
然而，目前我国采取的塌陷区处理方式不到位，塌陷面积的增长对生态环境造成了不良的影响，所以应当全面探究采空区地面塌陷引起的相关问题。
借助相应的防治措施，全面预测塌陷发展形势，确保矿区生产的安全性。
1、对于采空区地面塌陷形成原因的分析我国矿区在矿产资源开采以后形成了空穴现象，引起了地面塌陷问题，在这其中，自然环境因素和人类行为特征直接影响着采空塌陷的形成。
要想制定健全的采空区地面塌陷防治措施，就需要降低人为因素产生的不良影响，只有在矿区开采期间保持矿区的稳定性，才可以避免地面塌陷问题的形成。
在综合性落实生态环境保护理念的基础上开展各项工作。
采空区地面塌陷是最近几年矿区中普遍存在的地质灾害形式，因为塌陷的面积不一样，因此造成的灾害程度也是不同的，当完成了资源开采工作以后，塌陷的裂缝将会逐渐扩大，裂缝在地面全面延伸的背景下出现了地下采空状态，岩石脱落使覆岩石形成了裂缝带，基于地层应力作用的影响之下，伴随着时间的发展，裂缝逐渐朝着上部延伸，地表土体发生裂缝，造成地面塌陷，在开采资源期间，对地表土体产生了一定程度的破坏性，形成不均匀沉状现象，基于采空的影响发生了土体形变裂缝，上覆岩层产生不均匀塌陷。
采空区冒落带高度影响因素及分布规律分析
采空区冒落带高度影响因素及分布规律分析作者：陈大森来源：《硅谷》2011年第23期摘要：由于采空区的大量开采，产生地层的不均匀沉降问题，甚至对周边建筑物产生影响，结合实际工作经验，对采空区产生冒落的规律性进行分析，并提出冒落带高度的影响因素，以实现采空区的综合治理。
关键词：采空区；冒落带高度；影响；规律中图分类号：TD325 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）1210181－011 产生采空区冒落带高度的规律分析1）经过调查可知，每次采空区发生冒落之前都会有一定的预兆，如顶板掉渣、岩层断裂声响、矿柱裂缝等，都是冒落预报的信息，需引起关注。
2）在顶板发生冒落之前，矿柱和矿柱裂缝都会产生异常声响，则说明矿柱正处于亚稳定状态。
影响矿柱变形的主要因素为：软化情况、龟裂、顶底板性质、爆破影响因素、矿柱承载时间、矿柱宽高比以及矿柱尺寸等。
3）随着岩体变形的不断发展与变化，岩体中的裂缝也会不断扩展、相互贯通，如果断裂带相连位置的承载力低于下部岩石重量，就会造成岩石塌落。
在发生破裂的初期，仅是沿着结构边缘开始；但是随着冒落的不断进展，形成了全新自由面，就会产生新的冒落点。
一般冒落是自下而上按顺序发生，当冒落到距离地表一定厚度时，岩体的剪应力就会达到岩石强度的极限点，岩石顶盖可能产生一次性的冒落，直到地表。
当发生首次冒落时，范围由岩石和面积等力学性质、岩体弱面等决定。
4）矿区的水文地质及工程地质会对顶板冒落产生较大影响。
经调查可知，我国大多数矿区属于温带季风气候区，四季较为分明，一般年降水量多在七月份和八月份，夏秋季节的雨量丰富，因此冒落多集中在夏秋季节。
5）矿区的构造状况对顶板冒落产生直接影响，矿区中产生断裂带，如北西向区域断层、南北向断层、穿越矿带断层等，再加上三大断层的成岩期构造，对矿层产生各种破坏。
一般冒落大多发生在断层扩展或者断层发育区，应加强注意。
6）在矿井下方，可由若干个矿柱产生顶板的共同支撑效果，如果某一个矿柱失去了承载作用力，原有的负荷就会由邻近的围岩或者矿柱来分担，以此造成更多的矿柱破坏，最终形成整体破坏。
大采高巨厚砾岩顶板跳跃式开采地表沉降规律的研究与应用
大采高巨厚砾岩顶板跳跃式开采地表沉降规律的研究与应用摘要岩移是指岩石由于天然或人为因素的影响，使其失去原始的平衡状态，而产生新的移动。
矿山在前期开采过程中形成大量的采空区，对地表建筑物构成一定危险。
矿区因煤炭资源开采造成地面变形，从而引发的地质灾害现象一直不同程度存在，如何防治开采沉陷引起的环境破坏和地质灾害，已经成为矿区各个煤矿刻不容缓去解决的难题。
关键词：地表岩移，巨厚砾岩，全球定位系统，顶板跳跃式开采第一章矿山基本情况第一节矿区地理位置和社会经济概况1.矿山位置及交通山东省七五煤业隶属于山东能源枣庄矿业(集团)有限责任公司。
矿区位于济宁市微山县欢城镇、夏镇和枣庄市滕州张汪镇的交界处，行政区划归济宁市微山县欢城镇、夏镇和枣庄市滕州张汪镇管辖。
本井田东至滕州东预测区，西部与岱庄煤业、付村煤矿、三河口煤矿交界，南至微山勘探区，北与欢城煤矿和田陈煤矿毗邻。
第二章矿山地质环境条件第一节矿区自然地理1.地形地貌井田内地形平坦，大路纵横，村庄稠密。
地势由东北向西南缓慢降低，地面标高由42.44m降至33.32m，地形坡度约千分之一，属滨湖冲积平原。
第二节地层岩性与地质构造1.地层根据区域地质资料和钻孔揭露资料分析，本井田内地层自下至上有奥陶纪马家沟群、石炭纪月门沟群本溪组、石炭～二叠纪月门沟群太原组、二叠纪月门沟群山西组、二叠纪石盒子群、侏罗纪淄博群三台组以及第四系。
第三章矿山地质环境监测设计简述第一节矿山地质环境监测设计工作量1.监测网（剖面）的选择及布设1.1监测网（剖面）布设原则1.1.1布设原则是沿采空区大体走向和倾向布设数条剖面监测线；实际监测中，为了便于各监测桩（钉）的保存，主要采用沿已有机耕道、乡间道路、公路进行线状布设进行监测。
1.1.2监测线的布设应同时结合监测区已存在的实际界线或地形地物特征，如地形地貌、地质界线、建筑布局以及道路设施等，监测线应以这些界线或地物特征作为监测线的组成部分或作为其重要补充。
地面沉降的研究
地面沉降的研究牛正军【摘要】The paper introduces the reason and mechanism of the ground subsidence, the calculating forecasting model, the inspection technical measures and the prevention measures, has the factual summary of the inspection forecasting and prevention measures, so as to direct the correct forecasting of the ground subsidence and adopt reasonable prevention measures.%系统介绍了地面沉降产生的原因机理、计算预测模型,监测技术手段以及防治措施,并对监测预报以及防治措施进行了较具体的总结,以指导正确预测地面沉降,从而采取合理的预防措施。
【期刊名称】《山西建筑》【年(卷),期】2012(038)023【总页数】3页(P76-78)【关键词】地面沉降;机理;计算预测模型;防治措施【作者】牛正军【作者单位】安徽省化工设计院,安徽合肥230009【正文语种】中文【中图分类】TU4330 引言地面沉降是人为的或自然的因素作用下，由于地壳表层土体受力压缩导致的区域性地面标高整体下降的一种环境和地质现象，是一种无法补偿的永久性环境破坏和资源损失［1］。
地面下沉将引起一系列的危害，如道路、房屋开裂，基础设施遭到破坏及地下水资源恶化等。
根据长江三角洲、华北地区等的研究，据统计，建国以后，仅地面沉降及地裂两项造成的经济损失就达4 500亿元～5 000亿元人民币。
包括直接经济损失350亿元～400亿元人民币，年均损失90亿元～100亿元人民币，年均直接经济损失8亿元～10亿元人民币［2］。
煤矿开采地表沉陷预测与生态影响评价
煤矿开采地表沉陷预测与生态影响评价摘要：贵州作为煤炭资源较为丰富地区之一，地下埋藏的煤层开采以后，上覆的岩层将由于失去支撑而产生移动，且由上而下依次形成垮落带、裂缝带和弯曲下沉带，由下至上波及到地表，开采过程中地下水的疏干将加剧这一过程，矿区的岩层移动甚至地表的塌陷是井工法采煤特有的环境破坏问题。
因此对矿山地表沉陷的进行预测，生态环境进行评价，使矿山企业减少了对土地及生态环境的破坏，同时对生态文明建设也具有重要意义。
关键字：煤矿；生态环境；地表沉陷0、矿井概况马幺坡煤矿位于贵州平坝县乐平乡，距平县城28km。
井田可采煤层4层(M8、M9、M12、M14煤层)，平均总厚度5.54m，煤层倾角4º~10º，煤层结构简单，属于稳定煤层。
采用斜井开拓方式。
通过采用LOS卫星多光谱影像，利用REGION MANAGER处理软件编制评价区1/50000生态图件，并进行数据统计。
该矿属于贵阳安顺石灰岩山原常绿栎林常绿落叶混交林及石灰岩植被小区。
土壤为石灰土和黄壤。
该区水土流失类型以水力侵蚀为主，水土流失侵蚀方式为面蚀，属中度流失区。
项目区平均土壤侵蚀模数为1557t/(km2.a)，允许土壤侵蚀模数500t/(km2.a)，土壤侵蚀以轻度侵蚀为主。
1、地表沉陷预测模式与参数确定覆岩沉陷的状况，受覆岩性质、煤层赋存条件、开采深度、采煤方法及地表地形地貌的直接影响。
采用概率积分法进行预测，利用中国矿业大学开发的《矿区沉陷预测预报系统hpMSPS软件》进行计算。
(1)地表移动变形预测模式采用概率积分法作为预测地表移动与变形的模式，其变形与移动的最大值分别由下式计算[5]。
最大地表下沉值Wmax=q﹒m﹒cosα(mm)最大地表倾斜值imax= Wmax /r(mm/m)最大地表曲率值Kmax=±1.52Wmax /r2 (10-3/m)最大水平移动值Umax=b﹒Wmax (mm)最大水平变形值εmax=±1.52 b﹒Wmax /r (mm/m)式中：m—煤层法线采厚，m；q—下沉系数；α—煤层倾角；b—水平移动系数；H—开采煤层距地表垂深(采深)，m；r—主要影响半径，r=H/tgβ ，m；tgβ—主要影响角正切；(2)地表移动参数的确定马幺坡煤矿煤层倾角5º~9º。
沿采煤工作面推进方向的地表沉降规律研究
环境工程2018·10107Chenmical Intermediate当代化工研究技术应用与研究沿采煤工作面推进方向的地表沉降规律研究＊刘应龙（山西汾西正善煤业有限责任公司 山西 032300）摘要：随着煤炭浅部资源的消耗殆尽，采掘活动逐渐向深部延伸成为必然，为了最大限度地保护矿区地貌、建构筑物、水体等不受或少受地表沉降损害，研究煤矿开采引起的地表沉降移动规律特别必要。
通过对宏盛煤矿11032工作面采空区沉降进行完整的观测研究，得出沿工作面走向的部分移动规律，为研究地表沉降及开拓部署决策提供参考。
关键词：开采沉降；走向；移动规律中图分类号：TD327 文献标识码：BStudy on the Law of Ground Settlement Along the Advancing Direction of Coal FaceLiu Yinglong(Shanxi Fenxi Zhengshan Coal Industry CO., LTD., Shanxi, 032300)Abstract ：With the depletion of shallow coal resources, it is inevitable that mining activities will gradually extend to the deep part. In order tomaximize the protection of mining area landforms, structures, water bodies from or less by surface subsidence damage. It is very necessary to study the movement rule of surface subsidence caused by coal mining. Through the complete observation and study of goaf settlement of 11032 working face of hongsheng coal mine, the partial movement rule along the strike of working face is obtained, which provides reference for the study of ground settlement and development and deployment decision.Key words ：mining subsidence ；trend ；movement rule煤层采出后，地表沉降是普遍存在的，这给地表建构筑物的稳定及居民生产生活带来威胁。
《采空区地面沉降》课件
保障人民生命财产安全
采空区地面沉降会导致土地资源丧失和生态环境破坏，研究其治理和修复技术有助于推动土地复垦和生态修复工作。
推动土地复垦和生态修复
矿山是我国重要的能源和资源基地，பைடு நூலகம்究采空区地面沉降有助于保障国家能源安全和战略资源储备。
服务国家能源战略
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEWERA
采空区地面沉降的形成机理
采空区的形成是由于地下资源的开采，如煤炭、金属矿石等，随着开采进度，地下形成空洞区域。
采空区的规模和形态取决于开采方式、资源分布和地质条件等因素。
随着采空区的形成，原有的地应力平衡被打破，易引发一系列的地质灾害和环境问题。
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEWERA
采空区地面沉降的治理措施
总结词
通过向采空区充填废石、尾矿或其它材料，以支撑采空区的顶板，防止其塌落。
详细描述
该方法适用于采空区规模较小、深度较浅的情况。常用的充填材料有废石、尾矿等。充填法可以有效减少地面沉降，但成本较高，且对环境有一定影响。
通过向采空区及其周围的岩土体注入浆液，以加固岩土体、提高其承载能力，防止地面沉降。
注浆法适用于处理较深层的采空区。常用的浆液有单液浆和双液浆。注浆法具有施工方便、效果显著等优点，但成本较高，且对环境有一定影响。
详细描述
总结词
通过控制采空区的地下水水位，以减小采空区的压力，防止地面沉降。
总结词
地下水控制方法主要包括排水和注水。排水可以降低地下水水位，减小采空区的压力；注水可以增加地下水的水头，提高采空区的承载能力。地下水控制方法成本较低，但对环境有一定影响。
湖南五亩冲煤矿采空区地表沉陷预计
科技资讯科技资讯S I N &T NOLOG Y I NFORM TI ON 2008N O.17SC I ENC E &TEC HNO LO GY I N FO RM A TI ON 学术论坛矿山采空区地表变形作为煤矿固有的也是主要的环境地质问题之一,越来越受到人们的普遍关注。
在煤炭开采过程中,随着开采量不断增加,地下采空区急剧扩大,采煤沉陷已成为煤矿区危害范围最广、影响程度最大、延续时间最长的一种工程地质灾害。
湖南省宁乡县煤炭坝矿区五亩冲煤矿采煤沉陷已造成678栋房屋不同程度破坏,对矿区内人居环境造成了严重影响,对地质环境造成了严重破坏,是矿山地质环境影响评估的一项重要内容。
本篇主要以湖南省宁乡县煤炭坝矿区五亩冲、西风仑、竹山塘、跃进四煤矿的矿山地质环境影响评估项目为依托,重点分析讨论五亩冲煤矿采煤沉陷的成因及预计分布1工程概况湖南省宁乡县煤炭坝矿区五亩冲煤矿矿区东西走向长约5.0km,南北倾向宽2.25km,总面积11.256k m 2。
矿区周围为溶蚀——堆积地貌,地势南高北低,西高东低。
最高点位于矿区南部的大屋里山峰,标高为165.4m;最低处为评估区南侧的伪水,标高约56.4m 。
相对高差109m 。
区内植被较发育,地形变化大,属丘陵垅岗地形。
五亩冲煤矿主采煤层为2煤层,平均采厚为3.18m,煤层平均倾角20°,回采区段倾斜长度L 0=2250m,走向长度l 0=5000m,采深：上山边界H 2=150-130=20m,下山边界H 1=150—(—350)=500m,平均采深=260m 。
采煤方法为走向长壁式,全部陷落法管理顶板。
本次设计矿井生产能力为45万t /a 。
据调查,五亩冲矿区矿部附近区域采空区地表沉陷严重,采煤沉陷造成居民房屋开裂、地表水体漏失、占用耕地等,危害极大。
采空区地表沉陷影响面积达250000m 2,占矿区面积的0.4%。
其中占用耕地2000m 2(非基本耕地),占用荒草地248000m 2,且恢复治理难度较大,造成原有耕地减少。
煤炭开采沉陷区地质灾害研究与治理技术初探
煤炭开采沉陷区地质灾害研究与治理技术初探摘要:随着煤炭资源开发利用的规模不断扩大,煤炭资源开采引发的一系列地质灾害和生态问题越来越引发各界的关注。
开采过程中由于对围岩内原有应力平衡的破坏而形成的采空沉陷区不但经常引发滑坡和泥石流,也造成了大面积的植被破坏、水源枯竭、土地荒漠化等生态问题,影响着矿区人民正常的生活秩序,必须得到相关部门的有效治理。
本文分析了煤炭开采沉陷区地质灾害与生态问题的表现形式及其影响因素,并在此基础上提出了治理开采沉陷区地质灾害的具体对策。
关键词:煤矿区开采沉陷地质灾害影响因素治理对策1 煤炭开采沉陷区地质灾害概述1.1 煤炭开采沉陷区地质灾害的严重性目前在一次性能源应用中所占比例高达70%的煤炭资源,为我国的经济增长和社会发展作出了卓越的贡献。
然而,随着煤炭资源开发利用的规模不断扩大,煤炭资源开采也引发了一系列地质和生态问题,特别是煤层开采过程中,由于对围岩内原有应力平衡的破坏而形成的采空沉陷区常导致地表裂缝、塌陷的产生,并引发滑坡、泥石流,以及进一步的生态破坏,影响着矿区人民正常的生活秩序,必须得到相关部门的有效治理。
治理过程中,应全面把握开采沉陷区地质灾害与生态问题的各种形式,对其形成因素进行科学分析,并在此基础上找到最佳处理方法,避免煤炭开采构成的经济损失和生态资源损失。
1.2 煤炭开采沉陷区地质灾害与生态问题的表现形式1.2.1 地表沉陷造成的地质问题地表沉陷引发的最常见的地质问题是地表裂缝对建筑基础的影响和诱发山体滑坡等问题。
地表下沉、倾斜或水平移动变形等现象常造成构建筑物与地基间的平衡状态遭到破坏。
以倾斜为例,地表倾斜将导致采动影响范围内的构筑物重心偏离而发生倾斜,加之其还会对建筑承重结构产生附加应力,因此基础的承压状态也会发生变化。
此外,开采沉陷对矿区内的管线、道路、堤坝等的破坏也非常严重。
沉陷区的山体滑坡和泥石流则多是受开采变形扰动影响,在构造节理和开采裂缝的分割下,边坡岩体沿软化泥岩层发生滑动而形成的。
路基下煤矿采空区地表塌陷特征及其形成机理
公路2007年10 月第10期HIG HW A Y O ct. 2007 N o . 10 文章编号: 0451- 0712( 2007) 10- 0101- 05 中图分类号: U 416. 1: T U 475. 4 文献标识码: A路基下煤矿采空区地表塌陷特征及其形成机理王兵1, 2, 杨为民3,王辉4,李占强4( 1. 北京理工大学管理学院北京市100081; 2. 河北冀威公路工程咨询有限公司石家庄市050011;3. 安徽理工大学资环系淮南市232001;4. 河北大地土木工程有限公司石家庄市050011)摘要:基于现场调研和室内测试,详细研究了青兰高速公路邯郸～涉县段沿线北八特采空区地表塌陷特征,分析了地表塌陷形成的影响因素,探讨了该区地表塌陷形成的宏观和微观机理。
这项研究可为拟建高速公路采空区治理方案的选择,以及路基路面、桥梁设计提供科学依据。
关键词:采空区;地表塌陷;形成机理目前,采空区问题研究主要集中于4个方面,即 1 北八特采空区地表塌陷特征地下采空区的探测技术、稳定性评价技术、治理技术北八特采空区分布有四矿八特井和大量的村办及质量监控技术[ 1～3],而对于引起地表塌陷的机理小窑。
这些小窑遍布全区,据调查,北八特采空区内研究不足,仅李永树等[ 4]根据开采沉陷地区地表点共有27个小窑,其回采率为30%～35% ,采矿深度的实测移动轨迹,探讨了由于岩梁下沉和弯曲引起为40. 0～200. 0 m,开采煤层及采矿深度受地质构地表水平移动的机理,以及岩层间的剪应力对水平造控制,煤层埋深沿西、东向逐渐变浅。
该区小窑多移动所起的作用。
唐小明[ 5]、贺可强[ 6]、王景明[ 7]等在1985年～1991年投产,到1998年～2000年基本根据黄土地区潜蚀地貌的调查,研究了黄土地区潜停产,仅局部(如井8宏兴煤矿和井21)仍有采矿活蚀地貌的形成与岩性、构造节理、气候、地下水等因动,地表塌陷仍在发展中。
采矿导致地表采空区塌陷机理研究
采矿导致地表采空区塌陷机理研究摘要:矿山地表发生塌陷的主要原因是矿区较大水平构造应力的释放，以及采空区未及时回填而使上盘形成悬臂结构;塌陷废石回填了部分采空区，并在一定程度上限制了围岩的水平变形;地表位移的缓慢变形阶段和加速变形阶段的拐点表示围岩塌陷的开始，可作为预测地表塌陷的指标。
关键词:采矿工程;地表变形;地下采矿;地表塌陷;围岩移动;PFC2D;速度倒数在采矿工程中，地下采矿引起的围岩移动和地表塌陷不仅会损坏矿区地表建筑物和地下采矿设备，给矿山造成巨大的经济损失;同时，地表塌陷还会破坏地表原有生态环境，给当地生态环境和当地居民造成严重的影响［1］。
就金属矿山而言，地下采矿引起的地表塌陷不仅与矿区地层结构、节理断层分布、围岩强度、矿体赋存条件等自然因素有关，还与矿体开采顺序，采矿方法等密切相关［2］。
地下采矿影响因素的多样性导致了地表塌陷机理的复杂性，以及地表变形预测的困难性，地表塌陷成为影响矿山安全生产的重要问题之一。
为此，国内外学者利用理论研究、数值模拟、物理模型试验、现场监测等多种手段对金属矿山地下采矿引起的地表变形规律和地表塌陷机理进行了许多研究［3,4］。
一直以来，对矿山地表位移规律的研究主要以现场监测手段为主，因为现场监测数据能够真实地反映矿山地表的位移规律，矿山通过现场监测数据能够实时掌握地下采矿引起的地表变形情况。
然而，现场监测方法仅限于地表位移记录，监测数据无法体现围岩移动过程中裂纹的产生和扩展机制，也无法体现地下采矿引起的应力调整和应力集中现象。
近年来，随着计算机仿真技术的快速发展，数值模拟已逐渐成为一种研究矿山岩石力学问题的新手段，而以离散单元法为基础的颗粒流程序PFC，在岩石断裂和散体移动规律研究等方面有明显的优势。
在PFC模型中，不需要预先定义模型的本构关系和破坏准则，只需定义一组能够反映岩石宏观力学行为的微观参数，模型的颗粒之间服从牛顿第二定律;外荷载作用下，颗粒集合体能够断裂破坏为散体，能够同时模拟完整岩体和散体的力学表现，所以PFC很适合模拟矿山围岩塌陷和大型边坡滑坡等工程问题。
煤矿开采沉陷及其预防对策分析
煤矿开采沉陷及其预防对策分析我国的煤炭资源十分丰富，相对来说，天然气与石油的资源较少。
因此，我国的主要能源来源于煤矿的开采。
煤矿能源在我国能源之中的比例占据一半以上，煤矿作为我国的主要能源，会一直并长期主宰着我国的能源产业。
我国经济的快速发展，带动着能源产业的需求。
因此，煤矿的开采规模也随之而增大，那么我国的生态环境问题就成为了非常重要的问题。
在煤矿的开采中，经常会发生地面沉陷等情况，本文主要针对此情况进行分析，并适当提出了应对措施，希望能够为业内人士带来帮助。
标签：开采沉陷防治对策充填注浆1煤矿开采沉陷形成原因及现状1.1开采沉陷形成的原因煤矿开采的沉陷情况是指，开采人员将煤从煤层采出后，地下的采空区和其周围本应有的水平应力，和土地的垂直应力平衡状态被破坏，导致地面重新分布垂直应力，引起了岩层的破坏、变形，甚至发生土地的移动，并且在移动过程中，导致地表和土层的土地也发生了变化，这种变化的过程，就是开采沉陷。
开采沉陷的实质原因由于地下开采的不断扩大，导致岩石的内部应力发生复杂的变化，这种变化又会引起其他周围岩石应力的变化，这种变化不断地传播至地表，导致从采空区至地表全部岩层整体移动的结果。
采空区上覆的岩层内部的构造是非常复杂的，各个岩层的岩性往往有很大的差异，而且各个岩层内部存在着各种不连续的节理和裂隙，如果开采沉陷促使这些节理和裂隙相互导通，则会引起范围更大的岩层移动，如果这些岩层的移动向地表对地表不断地扩散，最终传至地表的岩层，这将引起更大范围的地表沉降。
如果煤层埋藏的深度比较深，地下的采矿活动的范围也比较的小，则由于开采造成的地表沉陷是非常小的，有时仅仅会引起地，下局部的岩层移动并不会引起地表沉陷。
反之如果煤层埋藏浅，地下的采矿活动比较剧烈，影响的范围很大，那么肯定会引起地表岩层的移动和变形，最后形成地表沉陷。
1.2煤矿开采沉陷现状及存在的问题在进行煤炭开采时，主要有以下几种开采方式。
打设立井、斜井，或平硐的井工进行开采。
回采工作面地表沉降观测及规律研究
回采工作面地表沉降观测及规律研究一、引言煤炭是我国重要的能源资源，其开采是我国能源产业的重要组成部分。
煤矿回采工作是煤炭开采的重要环节，同时也是煤矿生产中存在的一个重要问题。
在煤矿回采过程中，地表沉降是一种普遍存在的现象，它直接影响着地表的稳定性和周边环境的安全。
地表沉降的研究对于煤矿开采的安全和环境保护具有重要意义。
通过对回采工作面地表沉降规律的研究，可以为预防和减少地表沉降提供科学依据，并指导着煤矿生产的持续稳定发展。
二、回采工作面地表沉降的影响因素1. 地质条件：地下矿床的类型、倾角、埋深等因素都会对地表沉降产生影响。
2. 煤层开采方式：采煤工艺和采煤工序的不同，都会对地表沉降产生不同的影响。
3. 回采工作面的规模：回采工作面的规模越大，挖掘煤炭的数量越多，地表沉降的影响也越大。
4. 支护方式：支护方式的不同会影响到地下空间的稳定性，进而影响地表的沉降情况。
5. 采空区域的管理：对采空区域的管理不当，将导致地表的大范围沉降。
1. 自然地面观测法：通过自然地面的标志（如建筑物、树木等）来观测地表的沉降情况。
2. 地面测量法：利用地面测量设备进行测量，如全站仪、GPS等。
3. 地下测量法：通过在地下进行测量，获取地表沉降的数据。
四、地表沉降规律的研究1. 地表沉降的时间规律：在煤矿开采过程中，地表沉降并非一蹴而就，而是一个长期的过程，其时间规律性也需要我们关注。
2. 地表沉降的空间规律：不同地区、不同煤矿的地表沉降情况也会有所不同，需要针对性的研究。
1. 对地表设施的影响：地表的沉降会对地面的建筑物、道路、管线等设施产生不利影响，影响设施的使用寿命。
2. 对地下水系统的影响：地表沉降会影响地下水系统的流动方向和流速，可能导致地下水系统的变化。
3. 对生态环境的影响：地表沉降对周边的生态环境也会产生不利影响，影响当地的植被和野生动植物的生存。
1. 地表沉降的预测：通过对地表沉降规律的研究，可以对未来的地表沉降情况进行预测，为采取预防措施提供科学依据。
矿区地面沉降的危害及其防治
2 地面沉降防治措施
2 1 预防措施 2 1 1 准确预测分析
图 1 塌陷盆地示意图
矿山地下开采引起地表塌陷是一个复杂的地质力学过程 , 是受扰动岩体破坏、 移动与变形过程在地表的 最终体现。地下资源被采出后 , 引起岩层移动 , 当采空区足够大时 , 岩层移动达到地表 , 形成下沉盆地 , 如图 1 所示。地表最大下沉量可达开采煤层开采厚度的 60% ~ 90 % 。减少地表变形的途径就是减少地表下沉 值 , 开采时可以采用充填开采或条带开采。充填开采时 , 覆岩的破坏比较小 , 从而减小了地表下沉, 减小程度 取决于充填方法和充填材料 , 水砂充填下沉值为采厚的 10 % ~ 15 % , 其他充填法约为 30 % ~ 50 % 。使用条 带开采 , 保留的条带可以支撑顶板及上覆岩层 , 减小地表下沉及变形, 下沉量一般在 15 % 以下。在资源开采 之前要先对开采引起的地表下沉进行精确的预测和分析, 以便及时调整开采方案, 采用最优方案, 减小不利 影响。 2 . 1 . 2 调整开采方案减少沉降 在一般开采深度条件下, 减少地表下沉的开采措施主要有: 采用充填采矿法 , 减少地表下沉 , 其减少程度 取决于充填方法和充填材料。合理确定采宽和保留矿柱宽度是关键问题, 留宽过大, 采出率低, 留宽过小 , 矿 柱易遭破坏 ; 采宽过大 , 地表可能出现不均匀下沉, 对保护建筑物不利 , 采宽过小, 则回采率低。云驾岭铁矿 采用嗣后胶结充填采矿法 , 留有 25 % 的矿柱。 当几个矿层或同一个矿层的几个部分同时开采时, 根据它们的工作面相互位置关系, 每个工作面的开采 影响可能是互不联系的, 也可能是彼此重叠的。如一个工作面水平拉伸变形和第二个工作面的水平拉伸变 形叠加 , 使地表出现的水平拉伸变形值大大增加。 保护矿柱很大时 , 一般应连续不停顿地进行回采, 避免在矿柱范围内形成永久性的开采边界, 使本来只 承受动态变形的地表发展到承受静态变形, 对建 ( 构 ) 筑物造成损害。经验表明 , 在有断层、 采区边界、 阶段 或水平边界时, 容易形成回采工作面的长期停顿和永久性边界。因此 , 应在断层两侧, 事先做好开拓准备工 作 , 尽可能地保证回采工作连续进行。 2 2 治理措施 2 2 1 地面加固保护措施 如果不能避免地表变形, 在经济分析上可行的话, 可以根据具体情况对地面建筑物或其他基础设施进行 加固保护措施。 预计建 ( 构 ) 筑物将受到 ! 级破坏时, 一般不需要采取加固保护措施, 甚至不需要采取全面维修的措施,
因超采地下水引起的地面沉降问题
人类工程活动与地质作用专题——因超采地下水引起的地面沉降问题现状、成因以及防治对策授课教师：杜广印教授班级：217152班学号：21715202姓名：孙旭升摘要：地面沉降，是自然因素和人为因素综合作用下形成的地面标高损失。
在《地质灾害防治条例》中，被定义为“缓变性地质灾害”，具有形成时间长、影响范围广、防治难度大、不易恢复等特点。
本文介绍的主要因素是开发利用地下流体资源（地下水、石油、天然气等）。
地下水是我国有限水资源的重要组成部分，在严重缺水的我国，地下水的开采关系重大。
本文先指出地下水过度开采导致地面沉降这一地质作用的原因，再主要以我国北方三个因过度开采地下水导致地面沉降的三个地区为例，通过对个案分析，从文献中提炼、总结提出了相应解决方案以及治理与防御措施。
关键词：地下水；地面沉降；成因；合理开采；治理；预防。
Abstract：Land subsidence is the loss of ground elevation caused by natural factors and human factors. In the "Regulations on the prevention and control of geological disasters", which is defined as "the geological disaster of slow change", has the characteristics of long formation time, wide influence range, difficult to control and difficult to recover. This paper introduces the development and utilization of underground fluid resources (groundwater, oil, natural gas, etc.). Groundwater is an important part of limited water resources in our country. This paper first points out the cause of the ground subsidence geological processes of groundwater over exploitation, mainly in northern China three for three regions over exploitation of groundwater caused by ground subsidence as an example, through the case analysis, from the literature summarized and put forward the corresponding solutions and governance and prevention measures.Key words: groundwater; land subsidence; causes; rational mining; treatment; prevention.目录一、前言 (4)二、概述： (5)2.1我国地下水开采情况 (5)2.2地面沉降概述 (5)2.3我国因过度开采地下水导致地面沉降的现状 (6)2.4超采地下水引起地面沉降的原因 (7)三：文献综述 (8)3.1贾口洼蓄滞洪区地面沉降分析 (8)3.2陕西省西安市地下水超采及生态修复量研究 (9)3.3广东省徐闻-新疆维吾尔自治区昌吉市居民水井超采地下水 (12)四、问题分析与对策 (14)4.1问题分析 (14)4.2具体方案措施整理 (15)4.2.1城市雨水渗透利用技术 (15)4.2.2加压式人工回灌 (15)4.2.3高效节水灌溉工程 (15)4.2.4改种低耗水农作物 (16)4.2.5推行农艺节水措施 (16)4.2.6管理节水措施 (16)五、综合防御治理方案总结 (17)5.1回灌地下水复原地面高度 (17)5.2南水北调工程减轻缺水状况 (17)5.3严格执行环境成本内部化的经济政策 (17)5.4加强地下水管理 (17)六、参考文献 (18)一、前言学生来自于黑龙江哈尔滨市尚志县。
采空区冐落高度
摘要随着我国煤炭工业的快速发展，采空区冒落问题日益突出，给矿井安全生产带来了严重威胁。
采空区冒落高度是评价采空区稳定性和矿井安全状况的重要指标。
本文通过对采空区冒落高度的研究，分析了影响冒落高度的因素，提出了合理的冒落高度计算方法，为矿井安全生产提供了理论依据。
关键词：采空区；冒落高度；影响因素；计算方法一、引言采空区冒落是指地下开采过程中，由于顶板岩层失去支撑，导致采空区上覆岩层发生破坏，从而形成的一种地质现象。
采空区冒落不仅对矿井安全生产构成威胁，还会对地表环境造成破坏。
因此，研究采空区冒落高度，对于保障矿井安全生产具有重要意义。
二、采空区冒落高度的影响因素1.地质条件（1）岩性：不同岩性的岩石具有不同的强度和变形特性，从而影响冒落高度。
例如，坚硬岩石的冒落高度较大，而软弱岩石的冒落高度较小。
（2）层理：层理发育的岩层，层间易产生剪切破坏，导致冒落高度增大。
（3）断层：断层发育的采空区，顶板岩层容易发生错动，从而影响冒落高度。
2.开采技术（1）开采方法：不同的开采方法对冒落高度有较大影响。
例如，长壁工作面比短壁工作面的冒落高度大。
（2）采高：采高越高，冒落高度越大。
（3）采宽：采宽越大，冒落高度越大。
3.矿井水文地质条件矿井水文地质条件对冒落高度的影响主要体现在地下水对采空区顶板岩层的侵蚀作用。
当地下水侵蚀作用强烈时，冒落高度增大。
4.开采深度开采深度越大，采空区顶板岩层所承受的压力越大，冒落高度也越大。
5.时间因素随着时间的推移，采空区顶板岩层逐渐失去支撑，冒落高度逐渐增大。
三、采空区冒落高度的计算方法1.经验公式法根据已有矿井冒落高度数据，建立经验公式，计算冒落高度。
例如，某矿井冒落高度计算公式为：H = K1 × H1 + K2 × H2 + K3 × H3式中，H为冒落高度；H1为采高；H2为采宽；H3为开采深度；K1、K2、K3为经验系数。
2.数值模拟法利用数值模拟软件，模拟采空区冒落过程，计算冒落高度。
上覆岩层性质对采空区地表变形影响研究
图 ６ 开采 引起 的地 表各 点沉 降值 ｙ （ 均匀 中硬型 ）
６ ４
防灾科技 学院学报
第 ｌ 卷 ２
０
０
８Ｏ
１ ２０
图 １ 几 何 模 型
表 １ 上覆岩 层物理力学参数
的岩 层 结构组 合形 式 ，分 析研 究 了上覆 岩层 性质 的
变化 对采 空 区地表 变形 的影 响 。
１ 计算模型及模型参数 【 ］ ５
计 算采 用 的几何 模型 如 图 １ 示 。该 模 型水平 所
方 向取 ２ ０ ０ ｍ，分 １０个 单元 ，竖 向取 ６ ０ ０ｍ，分成
发 一系列 的环 境岩 土工 程 问题 ，给矿 区人 民的 生产
生活及 工 程建 设带 来重大 影 响 。采 空区 地表变 形破 坏机理 、影 响 因素 、治理措 施等 方面 研 究工作 日益 受到广 大科 研人 员 的重视 。 本 文采 用大 型有 限元 分析 软件 ＡＮ ＹＳ进 行数 Ｓ
收稿 日期：２ １ — ０ １ ０ ０ １— ８ 基金项 目：博士科研 启动基金 （６ ００ ；学院青年基 金 （２ｏ １３ ） ８ １３ ） ｊｏ９ｏ １ 作者简介：孙 超 （９ ８ ） １７一 ，男，黑龙江绥 阳人 ，博 士，讲师 ，主 要从 事开采沉 陷、地下结构抗震 等方面研 究
第４ 期
Ｌ
｜
女
ｒ
．
＿
≈
Ｉ＿
…
！ …
ｔ
｜
｜
《
．
≈
！
ｌ
；
； ｔ
—
｜
ｏ ２０
４０ ０
８０ 工００
上２ ０ 工 ０
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
3. 防灾科技学院 地震工程系, 河北 三河 065201
摘要: 采空区地表沉降影响因素众多, 以有限元 软件 A N SYS 为基础, 利用数值 模拟方 法的灵 活性, 分
别对各主要影响因素进行分析。选用适合于 岩土类 材料的德 鲁克- 普拉 格本构 模型, 利用 A NSY S 特有 的
第 39 卷 第 3 期 2009 年 5 月
吉 林 大 学 学 报( 地 球 科 学 版)
Jour nal of Jilin U niver sity( Ea rth Science Editio n)
Vo l. 39 No . 3 M a y 2009
采空区地表沉降影响因素研究
孙 超1, 2, 薄景山1, 3 , 刘红帅1, 齐文浩1
增加: ( 1) 地表竖向沉降随之递减; ( 2) 最大水平变形 也随之减小。当开采深度较大时, 开采深度对地表 变形的影响已不明显。
50 0
吉 林 大 学 学 报( 地 球 科 学 版)
第 39 卷
3 开采厚度影响
通过改变计算模型的开采厚度, 模拟分析不同 开采厚度对地表变形的影响, 开采厚度分别取 1 m、 2 m 、3 m、4 m、5 m 、6 m、7 m, 结果如图 4 所示。
向移动; 矿体开采后及时充填, 对控制地表变形效果显著 。
关键词: 采空区; 地表沉降; A NSY S; 德鲁克- 普拉格模型
中图分类号: P642. 2
文 献标识码: A
文章编号: 1671- 5888( 2009) 03- 0498- 05
Study on Influencing Factors of Ground Settlement over Mined-Out Area
1 AYSYS 模拟分析过程简介
态, 以及由重力引起的初始位移; 第二步通过 ANSYS 特有的杀 死单元命令, / 杀死0 采空区单元, 模 拟矿体被采出, 并计算此状态下的应力及变形。最 后通过 ANSYS 后处理中的/ 载荷组0减操作求得采 空区上地表处由于开采引起的真实变形[ 8-9] 。
由于德鲁克- 普拉格屈服准则考虑了中应力 R2 对屈服和破坏的影响而且屈服面光滑没有棱角, 有 利于塑性应变增量方向的确定和数值计算, 而且该 准则所需材料参数少, 且易于试验测定; 此外, 德鲁 克- 普拉格准则考虑了静水压力对屈服和破坏的影 响, 因此特别适用于岩土类材料使用。因此, 本文选 用 ANSYS 程序中的德鲁克- 普拉 格本构模型。使 用此模型时, 除了输入弹性模型所需的基本参数之 外, 还需要输入如下 3 个参数: 粘聚力 C, 内摩擦角 U, 膨胀角 Uf 。其中 Uf 用来控制体积膨胀的大小, 对 压实的颗粒状材料, 当材料受剪时, 颗粒将会膨胀。 如果 Uf = 0, 则表示不会发生体积膨胀; 如果 Uf = U, 材料将会发生严 重的体积 膨胀。一 般来说, Uf = 0 是一种比较保守的方法[ 10-11] 。
图 1 计算模型 Fig. 1 Calculation model
Fig. 4
图 4 地表变形随开采厚度的变化规律 Variation of ground displacement with mining thickness
由以上数据可见, 随着开采厚度的增加, 地表竖 向位移随之递增, 最大水平变形也随之增大。以上 变化对地表建筑而言均是不利的。
表 1 各岩土层物理力学参数
Table 1 Mechanical parameters of materials
弹性模量 内摩擦角 粘聚力
容重
岩性
泊松比
/ M Pa
/ (b)
/ k Pa
/ ( kN # m- 3 )
粘土 6. 9
20. 0
10. 0 0. 3
砂岩 2. 62 @ 103 30. 1 1 043 0. 2
/ 杀死单元0 命令模拟矿体被采出, 再通过/ 激活单元0 命令模拟采空区被 填充。分别 研究了开采 深度、开采
厚度、地形条件、采空区填充 等因 素对地 表沉 降的 影响。结果 表明: 随 开采深 度的 增加, 地表 变形 随之 降
低; 随开采厚 度的增加, 地表变形增长较快; 随着地形坡度的变化, 采空 区地表移 动盆地逐渐 向地势较 低方
Key words: mined- out area; g round set t lement ; ANSYS; Dr ucker- Prag er model
收稿日期: 2008- 12- 17 基金项目: 国家自然科学基金项目( 50808164) 作者简介: 孙超( 1978 ) ) , 男, 黑龙江绥阳人, 博士研 究生, 讲 师, 主要从 事地 下结构、岩 土工 程抗震 方面 研究, E- mail:
sunchaobox @ 163. com。
第3期
孙 超, 等: 采空区地表沉降影响因素研究
49 9
0 引言
有用矿体被采出以后, 开采区域周围的岩体原 始应力平衡状态受到破坏, 应力重新分布。此影响 如果发展到地表, 将产生连续或非连续的地表变形, 引起一系列环境岩土工程问题, 给矿区人民生产生 活带来巨大的影响和损失, 同时给矿区未来工程建 设留下巨大隐患[ 1-3] 。因此, 开展采空区地表沉陷的 影响因素研究, 对于进一步认识开采沉陷基本规律, 为矿层的合理开采及采空区的治理工作提供依据, 有着重要意义。
2 开采深度的影响
2. 1 计算模型及模型参数 计算模型在水平方向取 600 m , 分为两层: 地表
覆盖土层为粘土, 厚度为 20 m ; 第二层为 480 m 砂 岩, 单元大小为 5 m @ 5 m。采空区宽度为 40 m, 采 厚 5 m , 对其单元的划分采用了局部细化, 单元大小 为 1 m @ 1 m。模型底部采用固定边界, 模型两侧采 用滚轴边界, 仅限制 水平方向位移, 计算模型 见图 1。开采深度分别取为 40 m 、50 m 、60 m、80 m、100 m、150 m 、200 m、250 m、300 m。物理力 学参数见 表 1。
Abstract: T here are many fact or s to inf luence on t he g round set t lement in mined- o ut area. Based o n the f init e element sof t ware ANSYS, making use o f t he f lexibilit y of numerical sim ulat ion method, t he main fact or s are analyzed respectively. T he Druker- Prag er m odel is chosen, w hich is suit able to simulat e the m at erials of rock and soil. -Kill Elem ent. co mmand is used t o simulat e t he sit uation of ex plo it ing, and t hen t he co mmand of -Act iv at e Element. in ANSYS is used t o sim ulat e that the mined- out ar ea is filled. T he inf luence of each fact or in t he g round set tlement o ver m ined- out area is st udied r espect ively such as dept h, t hickness of t he mined- o ut area, t he t opog raphic co ndition and the filling of t he minedout area. T he r esult show s t hat t he gr ound set t lement decreases w it h t he increase of the mining depth, the g round set t lem ent increases obviously w it h t he increase of m ining thickness, t he basin m ovement w il l m ove t o t he low er direct ion w it h t he change of t opogr aphty , and it w ill reduce t he gr ound sett lement ev ident ly t o f ill t he mined- o ut ar ea in t ime af t er mining .
19. 4 2Байду номын сангаас. 0
本文将采空区地表沉陷简化为平面应变问题, 进行弹塑性数值模拟分析。为了再现采空区周围岩 层的真实应力状态, 分析过程中每次计算分为两步: 第一步首先计算开挖前只有自重存在时岩层的应力 状态, 通过此步骤计算模拟研究区域的初始应力状
2. 2 计算结果 结果如图 2、图 3 所示。可见, 随着开采深度的
SU N Chao1, 2 , BO Jing- shan1, 3 , L IU H ong- shuai1 , Q I Wen- hao1
1. I nsti tu te of E ngi neer ing M echani cs , China E art hquake A d mini st rat ion, H arbi n 150080, Chi na 2. I nv esti g ati on E ngi neer in g D ep art ment , J i li n Inst i tut e of Ar chi te ctu re and Ci v il Eng inee ri ng , Chang chun 130021, Chi na 3. Ear th quake Engi neer i ng D ep art ment , I nsti t ute of Di sat er Pr ev ent i on Sc ienc e and Te chnology , Sanhe , H e bei 065201, Chi na