石膏類礦床采空區(qū)失穩(wěn)機理及防治措施研究.pdf

1、隨著礦山資源的不斷開采，形成的采空區(qū)也不斷擴大，由此引發(fā)的一系列地質災害問題也越來越多，尤其對地表有村莊的礦山，采空區(qū)失穩(wěn)將會影響地面交通安全，甚至造成房屋倒塌，對社會造成極大的恐慌和生命財產損失。因此，研究石膏類礦山采空區(qū)失穩(wěn)機理，提出最優(yōu)采空區(qū)防治方案，對維護采空區(qū)穩(wěn)定性和減少地表沉降具有很大的現(xiàn)實意義。
　　本文針對貴溪羅塘石膏礦山礦體及圍巖特有的物理特性與賦存狀態(tài)，展開地表塌陷原因現(xiàn)場調查，得到地表塌陷是由下部采空區(qū)失穩(wěn)引

2、起的結論。進而采用理論分析、數值模擬分析、相似材料模擬實驗分析進行采空區(qū)失穩(wěn)機理研究并相互印證，最后以此為理論基礎，提出對羅塘石膏礦山采空區(qū)處理的方案。主要研究內容和結論如下：
　?。?）理論分析采場頂板應力分布規(guī)律，得到頂板中部下表面易因拉應力作用造成頂板失穩(wěn)。從而對于石膏類礦山，預留一定厚度的礦巖層代替上盤圍巖作為護頂層，能較好的維護頂板的穩(wěn)定性，但其所留厚度應至少大于拉應力區(qū)高度。采用Lunder公式計算礦柱強度能較為準確反

3、應該類礦柱強度隨礦柱尺寸增大而增大。同時采用“三帶”理論分析臨界開采安全深度，避免井下開采活動離地表過近時，造成地表有害沉降。
　?。?）根據相似材料模擬實驗，定性的了解當采場頂板及上覆巖層不斷受壓時，頂板中央及邊角點處首先出現(xiàn)裂隙，隨后裂隙逐漸擴展、變寬直至貫穿地表；同時礦柱強度隨裂隙的發(fā)育而不斷降低，當不足以支承上覆巖層時，礦柱失穩(wěn)，進而引起頂板整體垮落。
　?。?）運用FLAC3D軟件對研究區(qū)域進行三維數值模擬，從礦體

4、開采過程、不同礦柱寬高比兩方面對采空區(qū)周圍巖體應力分布、頂板沉降位移、礦柱穩(wěn)定性進行分析研究，揭示了礦體開采過程中，周圍巖體應力、位移變化規(guī)律；礦柱寬高比減小，導致礦柱由穩(wěn)定向不穩(wěn)定轉變，進一步驗證了采空區(qū)失穩(wěn)機理。
　?。?）對羅塘石膏礦采空區(qū)穩(wěn)定性進行評價發(fā)現(xiàn)該礦預留厚度、礦房跨度均有利于頂板的穩(wěn)定，但礦柱寬3m時，能滿足地表非重要建筑物的安全要求，但對地表有住宅等重要構建筑時，存在一定的安全隱患。同時對地表沉降位移監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，