煤礦采空區(qū)緩傾危巖變形機理分析——以凱里龍場煤礦為例.pdf

1、本文以緩傾高陡邊坡為背景，選擇以貴州省凱里市龍場鎮(zhèn)崩塌危巖體為例，經(jīng)多次現(xiàn)場調(diào)查，分析了崩塌區(qū)自然地理及工程地質(zhì)條件、坡體結(jié)構(gòu)特征、崩塌壁破壞特征、堆積體特征以及殘留危巖體特征等，在此基礎(chǔ)上定性分析了崩塌的變形破壞演化過程以及對殘留危巖體失穩(wěn)模式的預(yù)測，建立了龍場崩塌形成機理的概念模型。之后運用離散元軟件3DEC模擬了采煤對崩塌破壞的影響，并結(jié)合定性分析方法與UDEC軟件對殘留危巖體穩(wěn)定性做出分析和預(yù)測。主要得到了以下結(jié)論與成果：

2、>　　1.對凱里市龍場鎮(zhèn)崩塌區(qū)域進行野外調(diào)查，龍場崩塌斜坡為緩傾上軟下硬型高陡巖質(zhì)邊坡，巖層產(chǎn)狀325°∠9°。邊坡上部地層為二疊系下段棲霞組及茅口組灰?guī)r，其下為梁山組薄層泥頁巖夾煤層，河床以下為堯梭組石灰?guī)r。坡內(nèi)兩組大長節(jié)理切割巖體，其中崩塌災(zāi)害主要受平行于坡面的節(jié)理組控制。另外坡體內(nèi)發(fā)育溶蝕裂隙，長約120米，上通落水洞。
　　2.通過對崩塌影響因素分析，結(jié)合坡體壁面特征，堆積體位置以及殘留危巖體特征，為龍場崩塌形成機理做出定

3、性分析，并且我們將龍場鎮(zhèn)崩塌從陡坡形成到殘留危巖體再次發(fā)生破壞劃分為六個階段，分別為：①陡崖形成階段；②裂隙發(fā)育階段；③高陡斜坡危巖體形成階段；④危巖體破壞階段；⑤崩塌完成階段；⑥危巖體再次破壞階段。并根據(jù)殘留危巖體的結(jié)構(gòu)特征，變形特征，失穩(wěn)方式的不同，將危巖體的破壞模式分為傾倒式和滑塌式。
　　3.根據(jù)定性分析總結(jié)出兩次巖體崩塌的誘因為地下煤礦開采，在此機制定性分析的基礎(chǔ)上，概化地質(zhì)模型，進行離散元三維數(shù)值仿真模擬計算反演崩塌累

4、進形成的過程。得到煤層采空漸進性導(dǎo)致關(guān)鍵層頂板垮落或者彎沉變形，上覆巖層無法形成受力平衡拱，上部巖層逐漸受到拉張破壞和剪切破壞，形成牽引作用改變崩塌體應(yīng)力分布，導(dǎo)致其失穩(wěn)。由于崩塌體自身巖橋的存在，斷而相連，失穩(wěn)過程分為兩次。整個崩塌形成過程可初步總結(jié)為四個階段，即初始、發(fā)展、貫通和崩落階段，各階段有典型的應(yīng)力、變形和位移變化表征。
　　4.建立UDEC離散元數(shù)值模擬模型，模擬殘留危巖體在天然狀態(tài)和降雨狀態(tài)下的變形破壞情況。從數(shù)值