露天转地下开采对上覆构筑物安全影响分析

为在最大限度科学回收地下资源的前提下,保证地表构筑物安全,以国内某大型矿山为工程背景,采用空区监测系统(CMS)结合DIMINE/FLAC3D建模技术,构建露天转地下开采对地表构筑物影响分析三维可视化计算模型。通过数值计算与现场调查相结合的方法,对比分析露天转地下开采影响范围内的地表构筑物水平位移、倾斜、曲率、沉降。结果表明:数值计算获得的应力场和位移场结果,与矿山实测结果基本吻合。该矿山开采1 650 m阶段后监测点最大倾斜指标为9 mm/m,接近允许值上限,因此,其最大合理开采深度为1 650 m阶段。     

武汉盾构施工对地表及建筑物影响数值模拟预测研究

为了探究武汉4号线拟建地铁工程盾构施工对地表及周围建筑物沉降的安全性影响,选取某工程地质剖面研究对地表沉降的影响,并特选取该地铁盾构工程埋深较浅处的邻近建筑物进行研究.采用三维数值模拟软件进行实体化建模.并根据相关规范编制安全性判读软件,将所得结果导入后得出结论:盾构施工对建筑物的影响在规范允许范围内.     

土压平衡矩形顶管施工引起的地表沉降规律研究

为了分析与掌握矩形顶管施工引起的地表沉降变形规律,提出基于MIDAS-GTS有限元软件的分析方法,首先,通过工程实例验证MIDAS-GTS有限元软件在分析顶管施工引起地表沉降变形的有效性;其次,通过影响因素的敏感性分析确定不同影响因素作用下的地表沉降变形特性,这些影响因素主要包括开挖面支护压力、侧摩阻力、地层结构特性等;最后,通过地表沉降变形特性分析得出矩形顶管的适用范围。研究结果表明:基于MIDAS-GTS有限元软件的地表沉降规律分析方法和结果,可为矩形顶管施工过程提供相关参考和借鉴。     

金山店铁矿平行矿体地下开采地表沉降物理模拟预测研究

根据金山店铁矿张福山矿区平行矿体的赋存特点，采用物理相似模拟方法，研究和预测了矿体地下开采过程中地表的沉降和位移规律。研究结论对于矿山安全地安排井下采矿生产、适时地进行地面建（构）筑物的搬迁以及土地的征购等，具有指导意义。     

盾构隧道下穿建筑物引起的地表沉降分析及控制研究

以广东某区间地铁隧道下穿单层工业厂房为工程背景,在ANSYS平台建立了地铁盾构施工的三维模型,再通过有限差分软件FLAC3D对不同工况下不同开挖阶段的横、纵向地表沉降进行数值模拟计算,研究了盾构隧道开挖时的空间效应和时间效应对地表沉降及周围建筑物的影响规律。同时针对上软下硬复合地层中的沉降控制技术进行研究,可为类似工程的沉降控制提供有力参考。     

充填采矿法和崩落采矿法对地表影响的计算机数值模拟分析

基于OpenSees计算平台,运用孔隙介质固液耦合的三维有限单元法,对某矿山西区的采矿行为进行了数值模拟,从不同部位全方位、全面地对比分析、评价了采用两种采矿方法引起的地表沉降问题。     

基于Blender的矿山虚拟现实快速构建与实现

为了实现矿山三维实体模型和虚拟现实的快速搭建与实现,分析了当前数字化矿山建模可移植性差、扩展性不灵活、开发难度大的缺陷 ,提出了一种矿山三维模型及虚拟现实体系的自动构建方法:基于Blender开源软件提供的建模平台,利用Python语言编写矿山实体的表达方法 与生成算法;利用矿山基础信息,实现了对矿山井巷、矿体等三维实体模型的自动、快速构建,并以矿山井巷工程、矿体以及地表模型等实体 模型的构建为例进行了演示;利用Blender脚本实现对三维实体模型的快速渲染,初步建立了矿山虚拟现实环境与仿真系统,并利用驱动内核实 现虚拟情景的演示。结果表明,该方法具有开发快捷、要求低等特点,为数字化矿山建设提供了一种新的思路。     

区间盾构隧道联络道施工对隧道结构和周围地层安全性影响的研究

在建成的区间盾构隧道基础上,采用矿山法构筑联络通道是地铁工程施工的难点。由于盾构隧道联络通道的施工需要拆除区间隧道的部分管片,极易导致盾构管片发生过大的变形,使得隧道结构受损。笔者采用3DFLAC数值分析软件对区间盾构隧道之间的联络道施工进行了三维弹塑性仿真分析,分析了联络道施工对盾构隧道变形、盾构管片受力及联络通道地表沉降的影响,数值模拟得出的结论为制定施工辅助安全措施提供了依据。     

基于Madis-GTS NX的深基坑支护分析与三维数值模拟应用

以昆明国际汇都二期基坑工程为实例，从分析周边环境受深基坑开挖影响的各因素入手，采用理论分析、现场监测与数值模拟相结合的方法，应用Midas/GTS软件对此工程建立三维基坑模型，完成基坑分布开挖施工过程模拟，并进行数值模拟分析。将深基坑与周边土体、邻近建筑物看作一个系统，进一步研究周边地表及邻近建筑物在各影响因素下的变形规律。最后将模型中的支护结构变形值与实际检测结果进行分析对比，结果表明Midas建立的模型具有可靠性，得出基坑在开挖的过程中对邻近建筑物地表沉降产生一定影响，为施工设计与检测提供了可靠的依据，所得出的数据也为后续类似工程案例提供了数据支持。     

盾构近接立交桥基础安全影响三维数值分析

为了提高盾构近距离穿越立交桥群桩基础施工中的安全性,采用有限元方法建立三维数值模型对盾构穿越群桩基础过程进行动态模拟,分析了群桩基础水平位移的变化规律以及地表受盾构影响的变形规律。结果表明:盾构掘进对桩基础水平位移影响最大,且水平位移增长过程分为盾构到达前、穿越时以及注浆阶段3个阶段,3个阶段水平位移值比例为6∶3∶1;盾构在竖直方向对桩基础水平位移的影响范围为1D（盾构直径）,水平方向为3D;此外,处于盾构左右双线之间的桥梁结构由于受到土层和桩基础沉降的双重影响,会产生较大的位移,实际施工中建议加强该区域桥梁结构的监测。     

结合遥感影像的矿山开采沉陷专题信息三维表达

煤矿井下开采引发地表沉陷是一种严重影响生命财产和生产安全的工程形变灾害 ,其形变信息有效表达和精准制图可大大减少矿区变形控制的成本,为矿山安全生产、 保护煤柱留设、塌陷地治理、压煤村庄搬迁、破坏等级判定与损害补偿评估等方面提供 更可靠的技术保障。基于矿山地图、实时卫星遥感影像与开采沉陷变形预计结果等数据 ,采用GIS空间分析和三维可视化技术,对淮北朔里矿区地表移动与变形的下沉（W）、 水平移动（U）、水平变形（ε）、倾斜（i）和曲率（K）等形变类型进行了三维的专 题信息与应用表达,其专题信息能更加直观有效地表达与准确清晰描述开采沉陷的地理 位置、影响范围、受损害地物类型、形变方向与变形量大小等。     

煤层条带开采整体安全系数确定方法研究

为评价工程中条带开采方案的煤层整体稳定性,确定开采方案的安全程度,基于强度折减原理,应用FLAC3D数值模拟软件,将工程实际与数值实验相结合,研究煤层条带开采对地表沉陷、围岩变形和破坏的影响,用安全系数对安全程度进行评价。提出条带开采整体失稳的临界状态判断标准为采空区之间及采空区至地表岩体塑性区域连通,并以地表最大沉降和顶板最大位移突然增大作为临界状态判断标准的验证条件,结果表明:应用强度折减原理进行数值模拟确定的条带开采整体安全系数与工程实际相吻合。     

动力扰动作用下充填体的力学响应研究

稳定的充填体是二步骤矿房回采的安全保障。在采矿动力作用下实现充填体的稳定性预测,是二步开采的安全控制关键。为了研究不同扰动幅值下充填体的动力响应规律,以某矿山工程为研究对象,采用Midas/GTS与FLAC3D数值模拟技术,建立了充填体动力稳定性分析的三维数值模型并进行了数值模拟分析。研究结果表明:动力扰动作用下,充填体暴露面的破坏区域由四周逐渐向中心扩展,并随着动力扰动幅值的增加,充填体暴露面破坏区域逐渐增大直至贯通破坏;充填体暴露面质点峰值振动速度随着动力扰动峰值的增加而增加,并得出了适用于该矿充填体暴露面振动峰值速度与动力扰动幅值之间的函数关系。距动力加载面越远,充填体内部质点峰值振动速度越小,且距动力加载面0~12 m处,质点峰值振动速度衰减较慢,从12~20 m质点峰值振动速度下降趋势最为明显。     

近距煤层无煤柱协调开采布局研究与应用*

为了解决老母矿近距煤层的开采难题,通过理论分析并利用FLAC 3D数值模拟软件进行模拟,分析出煤层前后推进150 m是最合理的步距,侧向采动支撑压力在15~50 m内存在影响。基于这些理论数据,确定回采巷道的合理位置,进而确定以内错距离范围为30~60 m的内错式布置方式布置巷道和无煤柱协调开采布局,并进行井下工程应用。最后把无煤柱协调开采布局与双巷掘进开采布局对比,得出无煤柱协调开采布局的先进性和优势,研究结果可为同类条件下的工程应用提供借鉴。     

露天转地下开采诱发环境破坏的动态预测

在矿产资源开发过程中,露天开采转为地下开采后,露天边坡受地下采动影响,由于两种采动影响部分重叠,造成两种采动效应相互作用,构成复合叠加效应,使得上覆岩体变形机制更加复杂、变形波及范围广。以北京某矿的开采工程实际为背景,研究了复杂的环境工程地质条件下露天转地下开采过程中地表变形的动态演变规律、滑移机制和破坏区的界定等内容,并得出了其开采过程中的动态破坏范围及其移动参数的演变特点,从而为矿山安全生产和安全防控提供了决策依据。     

PS-InSAR监测矿区建筑物及道路动态沉降安全分析*

针对矿山井下开采引发的地表沉降,提出1种结合时序相干系数阈值、振幅离差指数阈值和强度信息阈值的三重阈值法PS点识别方法的PS-InSAR技术。基于哨兵1号A星（Sentinel-1A）的雷达图像,依据三重阈值法识别到淮北市郊一煤矿311工作面采区内重要建筑物和道路的PS点,分别分析开采沉陷阶段的地表沉降活跃期（2018年7月14日—2019年9月7日）和该工作面停采2个月后地表沉陷衰退期（2019年9月7日—2021年1月23日）的动态沉降速率、沉降大小。研究结果表明:三重阈值法能筛选出更有效的PS点,可提高PS点识别与PS-InSAR技术监测精度,说明利用三重阈值法识别PS点的PS-InSAR技术监测矿区建筑物及道路安全具有可行性。     

基于FLAC3D分析的某铁矿充填效果研究

为解决辽宁某铁矿开采后地表沉陷问题,验证自研的复合激发尾砂胶结充填体充填效果,运用FLAC3D模拟软件对铁矿二步骤充填开采和地表沉陷进行数值模拟计算研究.研究结果表明:采用3种胶结充填体分别进行二步骤充填后,盐基、碱基、水泥基胶结充填体内部的应力平均值分别为0.92,0.79,0.93 MPa,最大位移值分别为38,2...     

露天矿山转地下开采隔离层安全厚度及采动稳定性研究*

为了合理确定隔离层厚度和保障矿山安全生产,以某铜矿露天转地下联合开采为工程背景,采用理论计算和FLAC3D数值模拟相结合的方法,探讨地下矿体回采过程对隔离层位移场、应力场的影响。研究结果表明:隔离层安全厚度的理论值为11.43～31.18 m,现有厚度为57 m,满足规范要求;地下矿体-100 m及-150 m中段回采引起的隔离层沉降主要发生在第一分层,最大值为21.7 mm;最大主应力表现为竖向压应力,其变化范围为7~10 MPa,最小主应力只出现在第一分层,为拉应力,其值最大为0.18 MPa,远小于岩体抗压、抗拉强度,隔离层整体上未发生破坏性的变形。研究结果可为类似条件矿山露天转地下联合开采预留隔离层设计及稳定性分析提供参考。     

矿区浅层地下水污染机理探讨

通过对煤矿建设项目和发展规划项目做的环境影响评价和对重点煤矿的现场调查,揭示了矿区浅层地下水污染的内在形成机理:开采引起地表沉陷是主导因素;地下水位埋深浅,潜水含水层下伏的隔水层稳定,只变形而不破裂是客观条件;地下水变成地表水,从而改变水的存在形式,致使水体极易遭受强烈的污染则是根本原因。针对地下水的保护问题,提出具体的对策和办法:加强矿区的环境管理、及时回填采煤沉陷坑,加强对浅层地下水的利用和人工降低地下水位等措施。上述措施如与煤矿建设项目同时实施,则煤矿区的地下水安全、环境保护都会实现。     

煤矿开采地表沉陷盆地边界的再认识

为了研究厚松散层条件下煤矿开采沉陷盆地边界的界定及其影响因素，基于现场实测资料和误差传播定律，建立了厚含水松散层条件下地表沉陷监测点点位中误差函数模型；以辛置煤矿五采区为工程背景，采用UDEC离散元数值分析方法，揭示了采动程度与边界角之间的协同作用关系。研究结果表明:不同国家对沉陷盆地边界的界定并不统一，厚含水松散层条件下，沉陷盆地边缘15 mm的水平移动点可作为沉陷盆地的边界，对于特级保护对象，建议以2 mm下沉点作为沉陷盆地的边界。随着采动程度的增加，沉陷盆地上、下山边界角呈现先缓慢减小再逐渐增加的趋势，二者服从Lorentz函数模型，相关度分别为0.88和0.99，该函数模型能够表达研究区域采动程度与边界角之间的内在联系。