煤礦井工開采條件下斜坡變形破壞模式及穩(wěn)定性研究.pdf

1、井工開采可導(dǎo)致斜坡巖（土）體內(nèi)部應(yīng)力重新分布，從而可引起巖（土）體變形，并在一定條件下導(dǎo)致斜坡失穩(wěn)，失穩(wěn)斜坡不僅威脅到其周邊人民的生命財產(chǎn)安全，甚至可造成人員傷亡和經(jīng)濟損失。然而，井工開采引起的斜坡破壞變形的研究，多以將坡體劃分為多層水平面受采煤沉陷引發(fā)坡體變形移動進行研究的，這一研究對井工開采引起的整體斜坡破壞變形的認(rèn)識是不足的，尤其是不能有效地給出不穩(wěn)定坡體變形引發(fā)滑坡的范圍和有關(guān)特征，影響到對其穩(wěn)定性的評價，使得防治措施針對性差。

2、因此，對井工開采條件下斜坡變形破壞模式、變形破壞機理及其穩(wěn)定性研究是值得研究的。
　　 本文首先就井工開采條件下的斜坡變形模式進行了研究，根據(jù)不同的地質(zhì)與采煤等條件建立了108個典型巖土質(zhì)斜坡破壞模型，運用現(xiàn)代數(shù)學(xué)理論以及采煤沉陷理論，分別模擬計算了井工開采條件下不同斜坡的變形特征，模擬計算表明:坡體隨著坡度增加，變形趨勢增大;隨著井工開采埋深增大，變形減小;隨著井工開采規(guī)模（開采厚度、開采范圍）的增大，變形趨勢增大;而巖層傾角

3、的變化對失穩(wěn)坡體變形影響較小。
　　 其次本文選擇具有山區(qū)井工開采條件下代表性的斜坡-太原市古交風(fēng)峁頂斜坡為典型實例，根據(jù)斜坡在井工開采下變形特征，和斜坡所處地質(zhì)環(huán)境條件，并結(jié)合斜坡變形監(jiān)測實測資料，給出了該斜坡變形破壞具有分帶性的特征，具體是:坡腳的水平-隆起變形帶、坡腰的水平位移-下沉變形強烈?guī)Ъ捌马數(shù)乃轿灰?下沉變形減弱帶;并通過地表移動變形預(yù)計模型的計算和綜合分析認(rèn)為，井工開采引起的失穩(wěn)斜坡變形機理是:地下采空—坡頂沉

4、陷變形—坡體失穩(wěn)—坡體后緣拉裂—前緣鼓起。
　　 在上述工作的基礎(chǔ)上，論文根據(jù)風(fēng)峁頂斜坡實際情況建立了地質(zhì)模型，然后結(jié)合開采條件下的斜坡變形模式，建立了數(shù)值模型，并對該斜坡在井工開采影響下的應(yīng)力應(yīng)變變化進行了模擬;同時又分別對井工開采情況下該斜坡體內(nèi)是否存在斷層的地質(zhì)條件，建立了的地質(zhì)和數(shù)值模型，并通過模擬給出了該斜坡無斷層和存在斷層情況下該斜坡破壞變形過程是:井工開采條件下無斷層的斜坡破壞變形應(yīng)力、應(yīng)變分布范圍與程度均較存在斷

5、層情況下的斜坡破壞變形小，即地下一定規(guī)模的采空區(qū)是影響斜坡穩(wěn)定的主要因素，若斜坡內(nèi)存在斷層，該不穩(wěn)定斜坡破壞變形將會進一步加大。
　　 最后運用極限平衡分析的傳統(tǒng)條分法（Morgenstern-Price），采用SIGMA/W及SLOPE/W模塊對該不穩(wěn)定斜坡在天然、暴雨工況下的穩(wěn)定性狀態(tài)進行了分析與計算，同時比較了在未進行地下采煤活動時該斜坡在天然、暴雨工況條件下的穩(wěn)定性狀態(tài)，給出了不同情況下，該斜坡的穩(wěn)定系數(shù)，從而得到:井工