炭山煤礦采空區(qū)滑坡形成機(jī)理分析.pdf

1、原州區(qū)炭山鄉(xiāng)處于黃土丘陵地貌,礦產(chǎn)資源豐富,地下開采在該地區(qū)誘發(fā)了大量的采動(dòng)滑坡,嚴(yán)重危害到當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)建設(shè)和人民的生命財(cái)產(chǎn)安全。炭山煤礦滑坡就是由于煤礦開采所誘發(fā)的典型采動(dòng)滑坡,對該滑坡形成機(jī)理及穩(wěn)定性進(jìn)行系統(tǒng)研究,不僅對原州區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的防治有重要意義,同時(shí)也對同類滑坡的研究提供了參考資料。
　　本文以原州區(qū)地質(zhì)災(zāi)害詳細(xì)調(diào)查資料為基礎(chǔ),采用現(xiàn)場勘查、室內(nèi)試驗(yàn)、理論分析和數(shù)值模擬等技術(shù)手段,對炭山煤礦滑坡的形成機(jī)理及穩(wěn)定性進(jìn)行了系統(tǒng)

2、研究,取得了以下主要認(rèn)識:
　　(1)巖土體物理力學(xué)性質(zhì)和地下采空是炭山煤礦滑坡形成的主控因素,降水與地表水是誘發(fā)因素。炭山煤礦滑坡主體為侏羅系泥巖,親水性強(qiáng),崩解和膨脹作用顯著,強(qiáng)度低,工程性質(zhì)差,為滑坡的形成提供了物質(zhì)基礎(chǔ);地下開采改變了坡體的應(yīng)力場,在坡體內(nèi)形成增壓區(qū)和減壓區(qū),使巖土體發(fā)生破壞,向采空區(qū)方向發(fā)生位移,同時(shí)在地表形成拉張裂縫,使得降水及地表水更容易下滲,在強(qiáng)風(fēng)化泥巖與中風(fēng)化泥巖接觸面形成貫通的軟弱帶,最終導(dǎo)致了

3、滑坡的形成。
　　(2)只考慮采空區(qū)影響情況下的離散元模擬分析表明,在采空塌陷全部完成的情況下,坡體的蠕滑變形尚不足以導(dǎo)致滑坡的形成,說明炭山煤礦滑坡的形成中降雨及地表水的入滲也是不可忽視的誘發(fā)因素。當(dāng)在模型中把強(qiáng)風(fēng)化與中風(fēng)化接觸面設(shè)置為軟弱帶時(shí),模擬結(jié)果與滑坡的實(shí)際滑動(dòng)情況相吻合?；碌幕瑒?dòng)過程分為四個(gè)階段:坡體變形階段、坡體蠕滑階段、滑坡運(yùn)動(dòng)階段、滑坡堆積階段。
　　(3)滑前斜坡的有限元模擬結(jié)果表明,在采空區(qū)及軟弱帶的

4、綜合作用下,采空區(qū)上方的巖土體均向采空區(qū)方向移動(dòng);坡體后部位移主要受軟弱帶影響,軟弱帶上方巖土體位移量明顯大于下方,即發(fā)生滑動(dòng)變形。應(yīng)力集中現(xiàn)象主要出現(xiàn)在采空區(qū)上方以及軟弱帶附近,最大主應(yīng)力出現(xiàn)在采空區(qū)邊界,在采動(dòng)形成的壓縮區(qū),巖體主要發(fā)生壓縮破壞,完全采動(dòng)區(qū)的大主應(yīng)力為負(fù)值,巖體發(fā)生拉張破壞。
　　(4)分別采用極限平衡法和有限單元法對炭山煤礦滑坡現(xiàn)狀穩(wěn)定性進(jìn)行計(jì)算。結(jié)果表明,在天然工況下滑坡處于穩(wěn)定狀態(tài);在降雨工況下,由于滑體