地形对采煤后地表移动影响的数值模拟分析

地下煤层开采后,上覆岩体会发生一系列运动,造成地表的变形破坏甚至塌陷,进而对地表建筑物、构筑物以及农田等产生非常不利的影响。其中,地表形态是采煤后地表变形移动的一个重要影响因素,因此有必要对其进行研究。以某煤矿工作面为例,采用FLAC3D软件对地下煤层开采进行数值模拟,并分析地表形态对采煤后地表移动的影响。通过地表沉降等值线图和地表水平移动等值线图分析得出斜坡地带的沉降值、水平移动与沟谷地带相差很大。最后得出结论:地表移动量、移动方向和移动的范围取决于地表倾向、倾角及附近的微地貌。     

采空区地表变形对既有砌体结构影响分析

煤炭开采沉陷区的较大地表变形（倾斜、水平变形和曲率）会对既有砌体房屋造成倾斜、裂缝或倒塌等破坏。在总结“三下”压煤现状的基础上,根据拟建矿区具体的地质条件和开采条件预估算各种地表变形值,用ANSYS有限元整体模型思想建立典型多层砌体结构,分析砌体结构在拟建矿区开采沉陷导致地表整体倾斜、水平受拉变形和不均匀沉降情况下的墙体受力情况,并与在正常工作状态下的墙体受力情况做对比,总结各工况下墙体的受力特点,对采空区砌体结构的抗变形提出建议。     

地下采矿对埋地输气管道变形影响分析

管道通过不同矿区,矿层特征不一,开采工况不同,对管道造成的沉降不同.为得出采空区地表沉陷对埋地输气管道位移量的影响,运用ABAQUS软件,结合三向土弹簧非线性模型,建立有限元计算模型,分析了不同开采深度及开采厚度下地表变形情况,管道竖向位移和水平位移在不同开采厚度下的变化规律,以及管道最大位移量随开采厚度的变化情况.研究结论对穿越采空区埋地输气管道的风险评价和维护措施的制定具有一定参考价值.     

硬岩隧道开挖对地表建筑物基底变形的影响

针对重庆地区硬质砂岩地质,分析浅埋隧道开挖过程对地表建筑基底沉降变形及房屋倾斜变形的影响。通过数值计算分析得出,采用四阶段开挖,并及时实施衬砌,其开挖过程引起的地表沉降值和房屋整体倾斜率均在安全范围内。     

大佛寺煤矿变形及受力特性研究

大佛寺煤矿位于彬长矿区开采边界境内,地形地质条件非常复杂。本文采用UDEC离散元软件对该矿区煤层开采引起的地表变形规律及围岩应力场的分布特征进行了系统研究。研究结果表明:1煤层开采后地表沉降呈V字形分布,随着各工作面的相继开采地表沉降变形不断增大,当达到充分采动时趋于定值(约为10.0m);2地表由两侧向采区方向移动,变形曲线呈倒S形,水平移动变形最大值约为1.73m;3煤层开采会引起围岩应力重分布,且部分区域存在明显应力集中现象(40 MPa),随着各采区的相继开采应力扰动区不断扩大,致使顶板岩层出现临空,引起大部分区域发生垮落(变形大,10.0m以上)。     

纳林河矿区地表沉陷SBAS-InSAR监测分析

纳林河矿区位于内蒙古自治区鄂尔多斯市乌审旗,属于我国大型煤炭基地,煤炭开采造成了严重的地表沉陷。本文利用13景Sentinel-1A数据,通过SBAS(小基线集)技术监测了该地区2016年10月至2017年2月间的地面沉降情况。结果表明,研究区南部最大沉降量高达33.99cm,最大沉降速率为-76cm/a,最大形变时间为2016年12月18日至2017年1月23日,且沉降中心不断向西移动。     

深基坑开挖对周边地表沉降变形的影响

为有效控制基坑周边地表的沉降变形,应用弹塑性大变形理论与有限差分理论,对哈尔滨地区桩-锚支护形式下深基坑开挖引起的周边地表沉降进行了数值模拟,分析了开挖深度、锚杆层数、建筑物距离对基坑周边地表沉降变形的影响规律及基坑周边地表沉降变形的量化范围。结果表明,基坑周边地表的沉降量与沉降范围随锚杆层数的增加而减小;建筑物的存在不仅增大了地表的沉降量,而且使基坑周围地表的最大沉降区向基坑方向移动;当建筑物与基坑的距离小于1.0倍基坑设计开挖深度时,建筑物距离对地表沉降变形的影响较明显;基坑开挖对周边地表的影响范围基本在与基坑边缘相距1.5倍基坑设计开挖深度范围之内。     

高速公路保护煤柱开采方案可行性分析

针对高速公路保护煤柱的煤炭资源回收问题,结合高速公路行车的特点及路基沉降要求,分析了开采对高速公路的影响,给出了路基允许移动与变形范围.结合现场实际条件,提出按不同下沉量的六种条带开采方案回收保护煤柱,利用概率积分法进行地表移动与变形预计.选取最优方案的原则是开采后地表移动与变形符合允许范围,同时煤炭回收率最大,分析预计结果得出第二方案为最优方案.该成果对高速公路保护煤柱开采具有一定的参考价值和理论意义.     

基于复杂环境下软土基坑开挖阶段的变形监测与分析

为研究软土地区城市中心区域基坑开挖对临近道路地表沉降的影响,围护结构顶部变形规律,内支撑轴力变化趋势以及内支撑对道路地表沉降和围护顶部变形的影响性状,以上海地区陶家宅深基坑工程为背景,通过对该深基坑开挖过程中围护结构顶部水平位移、垂直沉降,临近道路地表沉降,内支撑轴力进行信息化监测,并对实测数据进行了分析。结果表明:位于基坑中部位置的围护结构,其顶部水平位移的变化速率及最终位移量都要比处于坑角位置处的围护结构相应的值要大,且二者差值较大。基坑临近道路地表在不同的工序下不是以单一沉降特征进行沉降,而是不同特征交替出现。由此可见:内支撑可较好的约束围护结构顶部变形以及道路地表沉降,在开挖时要缩短暴露时间及时加设支撑。基坑中部的变形及沉降均要大于角部位置处的变形与沉降,在施工时要对该位置做好防护工作。     

新疆西准噶尔沙吉海地区地表形变时空特征分析及其环境意义

煤矿地下开采形成的采空区对地表工程和周围环境造成严重的破坏,造成沙吉海矿区周围生态脆弱,草场面积缩减。长期废弃的矿井由于不清楚地下开采情况及范围,所以难以进行有效治理。通过长时间大范围的采空区形变特征监测,对于地质灾害预防和治理来说具有重要意义。基于2017年3月19日—2019年12月22日73幅覆盖沙吉海矿区的Sentinel-1A影像,采用差分干涉测量短基线集时序分析技术(small baseline subset interferometric synthetic aperture radar, SBAS-InSAR)获取时序地表残余变形,此外通过克里金插值法获取了整个研究区完整的形变信息,监测到研究区平均变形速率在-148.44～38.05 mm/a,最大累积形变量达-1 418.42 mm。分别得到废弃采空区和正在开采矿井工作面的形变特征,正在开采煤矿采空区呈漏斗形变形,废弃采空区沉降呈多点分散形,变化不均匀。经过对沙吉海矿区详细的野外调查,验证了SBAS-InSAR结果的可靠性。最后,结合野外验证结果分析了煤矿采空区围绕沉降中心呈漏斗形演化的过程。研究成果可为老旧采空区治...     

硬岩地区浅埋暗挖隧道施工地表沉降特征模型试验研究

城市地铁隧道开挖会对围岩产生扰动并破坏其稳定性,严重时甚至引起地层失稳而造成路面塌陷事故。为研究城市地铁浅埋暗挖隧道施工所引起的地表沉降基本特征,本文以青岛硬岩(花岗岩)地层为例,通过室内三维模型试验对隧道开挖过程进行了动态模拟,总结出不同工况下开挖所引起的地表沉降规律,同时将数值模拟结果与室内试验结果作对比分析。研究结果表明：浅埋隧道的开挖会引起以地表沉降为主的地层变形,其横向沉降数值分布会呈现出“两侧小中间大”的沉降槽,这与数值模拟结果较为相符,即隧道正上方的沉降变形最大,越是偏离隧道中轴线则地表受开挖扰动越小;而纵向地表沉降则分为“缓慢变形”“剧烈变形”以及“变形稳定”三个阶段,上述阶段的影响范围基本维持在距掌子面-1.6D~1.6D(D为隧道洞径)之间。因此,试验所得结果可以应用在硬岩地区浅埋暗挖施工当中。     

厚煤层条带法开采覆岩移动和变形规律模拟

为解决厚煤层条带开采覆岩移动和变形规律问题,采用相似材料模拟试验的方法对厚煤层三维条带综放开采进行研究,分析覆岩及地表的移动与变形规律,确定岩层内部的各移动角值,地表沉降系数等.研究结果表明:地表沉降呈现出走向、倾向主断面相对称的下沉趋势,地表形成了单一均匀的下沉盆地;三维相似材料物理模型试验能够较全面地反映出原型覆岩的各种变形、移动、应力、应变的变化规律,为实际开采提供了可靠依据.     

急倾斜矿体开采岩体移动规律与变形机理

为了研究急倾斜矿体开采的岩移规律与变形机理,采用数值模拟的方法,对急倾斜矿体在高构造应力和自重应力2种条件下的岩移特征进行对比分析.研究结果表明:当开采区在竖直方向上的高度远小于矿体在水平方向上的长度时,在这2种应力条件下都具有类似水平矿体开采的地表岩移特征;反之,在高构造应力条件下,急倾斜矿体开采地表出现双沉降中心的现象,而在自重应力条件下只存在单沉降中心;在高构造应力条件下,急倾斜矿体开采在地表移动变形量、移动变形影响区规模及地表宏观变形破坏特征上与自重应力条件下相比都有较大差异,原岩应力场中作为特征量的最大主压应力的取向对岩移行为的影响是产生这差异的根本原因.     

软土基坑周围地表沉降估算

随着地下空间开发利用规模的加大,基坑工程的数量越来越多,基坑工程问题也越来越多,因此在软土地区由基坑开挖引起的地表沉降越来越受到人们的重视.本文通过上海地区基坑工程实例,在分析总结基坑周围地表沉降变形计算方法的基础上,采用Peck法按指数曲线拟合得出基坑周围地表沉降变形,同时将支护结构变形诱发的地表沉降与实测沉降进行比较.结果表明,该法对基坑周围地表沉降的预测和周围环境的损害预防具有一定的实用性和可靠性,对以后的工程有一定的借鉴意义.     

充填开采上覆岩层移动变形研究

为提高充填开采对上覆岩层移动控制效果,揭示充填开采上覆岩层移动变形规律。以山西焦煤新阳煤矿为工程背景,深入地剖析了充填开采地表沉降的3个关键因素:充填前顶底板移近量,充填体欠接顶量,充填体压缩量。认为提高充填体强度和充填率是控制上覆岩层移动的2个主要途径,其中通过控制充填率来减小上覆岩层移动效果更为明显,充填体强度对于控制上覆岩层移动是有限的。采用数值模拟分析了煤矿胶结充填开采下不同充填体强度和充填率对上覆岩层移动变形情况,并进行了曲线回归分析,得出了在一定充填率下上覆岩层的下沉量曲线,而且建立了等价采高、基岩高度与岩层最大垂直位移量之间的关系式,对预测充填开采地表最大变形,指导充填开采合理充填,起到了积极作用,有着广泛的应用前景。     

矿山立井变形模拟实验与监测技术研究

以东北某矿的实际研究资料为例,用相似材料模拟实验方法,研究了倾斜煤层立井保护煤柱外开采条件下的工业广场沉降和井筒变形破坏机理;根据该矿工业广场地表移动观测站的观测数据,依据Helmert坐标变换方法给出了确定立井工业广场沉降变形模式的分析模型。基于该模型,通过对地表多次观测所取得的数据分析,验证了模拟实验结果的正确性。     

某铁矿充填法采矿引起的地表变形的Flac分析

地下采矿必然会引起采空区围岩的崩塌,围岩向采空区的移动可能涉及到地表,造成地表的陷落．采用充填法,留矿柱法等措施能够减轻地表的沉降．本文借助Ansys进行网格划分后,将其导入Flac数值计算软件中．Flac软件能模拟开采、回填、再向下开挖、再回填等过程,与实际开采和充填一致．对金山店铁矿东区分别进行不充填、20％充填、50％充填的地下开采进行模拟,研究采矿引起的地表沉降问题．分析得出下盘稳定性好于上盘,水平位移和垂直位移在量级上相当,充填越多越能减轻地表沉降．     

厚黄土层矿区采动失水引起的地表沉降计算方法

西部厚黄土层覆盖矿区的采煤沉陷具有特殊性处于地下水位以下的饱和黄土层在开采沉陷过程中产生失水固结变形,将引起地表发生明显的附加沉降以渭北黄土覆盖矿区条件为模型,根据地下水位下降曲面特征分析了采动饱和黄土层失水固结的土力学机理,提出了采动黄土层压缩量的计算方法利用随机介质理论建立了采动黄土层失水固结引起的地表附加沉陷变形的计算模型实例计算表明,开采沉陷区黄土层的失水固结导致地表发生较大的沉陷,这种附加变形增大了地表变形程度和移动影响范围,对地面建筑物的保护造成不利影响     

富水砂卵石层地区桩锚支护深基坑变形特性

为研究富水砂卵石层地区桩锚支护深基坑变形特性,以成都某变电站深基坑工程为研究对象,基于现场监测结合数值模拟手段,对深基坑及支护结构的变形特征进行研究,揭示深基坑开挖引起的支护桩侧向变形、深层土体侧向变形、周边地表沉降及坑底隆起等变形规律。研究表明,基坑周边地表沉降规律具有显著的时效性与空间性,地表沉降曲线近似呈“凹槽”状分布,最大沉降量位于距坑壁水平距离6.0 m处,主要影响范围为2倍基坑深度;基坑开挖卸荷引起坑底隆起,最大隆起变形量约为基坑深度的0.49%,位于坑底中部。深层土体与桩身侧向位移曲线近似呈悬臂支护的变形特征,变形量随开挖深度的增加而增大,最大变形位于地表。     

煤矿开采动态地表下沉预计算法

针对煤矿地下开采造成岩层及地表移动随时空变化、开采时间与空间的变化对地表移动变形影响等问题,为准确预测开采过程中的地表移动变形,对开采沉陷的影响函数预计方法进行了理论分析与应用研究.应用数值积分方法,通过数学建模实现了开采沉陷预计系统.明确了开采沉陷动态移动变形模型的具体算法,提出了通过倾向微元化达到顾及主要影响半径随采深变化的方法,使得缓倾斜煤层的使用Knothe模型得以实现.应用VB开发了开采沉陷地表动态移动变形系统,并通过现场实测数据验证了动态预计算法的正确性.