南矿地表移动变形影响及保安矿柱开采安全分析.docx

·采选·南矿地表移动变形影响及保安矿柱开采安 ·采 选· 南矿地表移动变形影响及保安矿柱开采安全分析 周 勇 ,贺应来 (锡矿山闪星锑业有限责任公司 ,湖南 冷水江 417502) 摘 要 :对锡矿山南矿地表及井下岩移进行了观测研究 ,利用不同手段判断地表移动的变形量 ,从 而了解充填质量和保安矿柱安全开采的情况 ,结合本矿山实际情况 ,利用观测数据来确定采空区上 部建筑物的稳定性 。 关键词 :移动变形 ;保安矿柱 ;建筑物 ;沉陷 ;采空区 ;地压 中图分类号 : TD801 文献标识码 :A 文章编号 :1003 - 5540 (2012) 05 - 0001 - 06 锡矿山矿区面积为 111974 8 km2 ,矿山采用竖 井 、斜井 、平硐 - 暗斜井联合开拓方案 , 地下开采采 矿方法为胶结充填法 、普通房柱法 、杆柱房柱法 、杆 柱砂浆胶结充填法 、上向连续采矿法等 , 开采深度 : 标高从 + 620 m 至 - 492 m 。南矿地面工业场地共 占地面积约 414 万 m2 , 由于历史原因 , 在矿山开采 范围有大量地面建构筑物 ,主要分布在 200～400 m 标高之间 ,在平面上呈北东 - 南西长条形状分布 ,从 矿区南至北主要建构筑物布置为 : 南面分布有尾矿 库 、油库和电站 ;中部布置公司总部 、主提升的 2 # 竖 井 、招待所 、生活区 、南选厂 ; 北部飞水岩区布置了 1 # 竖井 、废石场 、东西翼风井和冶炼厂 。本文采用概 率积分法对南矿开采引起的地表移动和变形进行计 算 ,综合分析地表建筑物的安全 。 1 地表移动变形影响分析 111 地表移动盆地边界的确定 11111 开采的直接影响和间接影响 地下开采以后 ,在采空区上方及其周围地表发 生移动和变形 。岩层与地表的变形以及它所导致的 建筑物 、结构物和自然物的损害称为直接开采损害 。 在地表主要变形带之外 ,地表变形一般都很小 ,然而 这时也可能发现一些开采影响的存在 ,它们往往与 开采间接有关 ,称为间接开采损害 。 11112 地表移动边界 按照地表移动变形值的大小及其对建筑物及地 表的影响程度 ,可将地表移动盆地划分出三个边界 : 最外边界 、危险移动边界和裂缝边界 。地表移动盆 地下边界确定示意图如图 1 所示 。 11 移动盆地的最外边界 :移动盆地的最外边界 , 是指以地表移动和变形都为零的盆地边界点所圈定 的边界 。一般取下沉为 10 mm 的点为边界点 。 21 移动盆地的危险移动边界 : 移动盆地的危险 移动边界 ,是指以临界变形值确定的边界 ,表示处于 该边界范围内的建筑物将会产生损害 ,而位于该边 界外的建筑物则不会产生明显的损害 。目前我国采 用的一组临界变形值为倾斜 i = 3 mm/ m ,水平变形 ε= 2 mm/ m ,曲率 k = 012 ×10 - 3 / m 。以上述三变 形值中最外一个值确定的边界即为危险移动边界 , 如图 1 中的 A ′C′B′D′所示 。 31 移动盆地的裂缝边界 :移动盆地的裂缝边界 , 是指根据移动盆地的最外侧的裂缝定的边界 ,如图 1 中的 A ″C″B″D″所示 。 图 1 地表移动盆地下边界确定示意图 作者简介 :周勇( 1968 - ) ,男 ,工程师 ,主要从事地压岩移观测技术管 理工作。 湖南有色金属第 28 卷2112 地表移动与变形值的预计方法选取地表沉陷计算采用常用的概率积分法作为计算 方法 ,概率积分法是以正态分布函数为影响函数 ,用积分式表示地表下沉盆地的方法 ,适用于地表移动与变形计算 。 全盆地的移动与变形计算如下 :下沉 :5 U y ( x , y )2·π·κεy(x , y )==U cm5 y3rD2·π·(ζ- y ) 2(η- x ) 2 + (ξ- y) 2- π1 ) ·e·dη·dζ+ i y(-2r2r( x , y ) ·ct gθ0扭曲变形 :52 W ( x , y)= W cm·κS ( x , y ) =(η- x) 2 + (ξ- y) 2 15 x 5 yW ( x 湖南有色金属 第 28 卷 2 112 地表移动与变形值的预计方法选取 地表沉陷计算采用常用的概率积分法作为计算 方法 ,概率积分法是以正态分布函数为影响函数 ,用 积分式表示地表下沉盆地的方法 ,适用于地表移动 与变形计算 。 全盆地的移动与变形计算如下 : 下沉 : 5 U y ( x , y ) 2·π ·κ εy ( x , y ) = = U cm 5 y 3 r D 2·π·(ζ- y ) 2 (η- x ) 2 + (ξ- y) 2 - π 1 ) ·e ·dη·dζ