地下復雜采空區(qū)引起地表塌陷漸進發(fā)展過程數(shù)值模擬研究①

王飛飛， 田春艷， 任青陽， 鄒 平1，， 虎萬杰1，， 馬 增1，

(1.長沙礦山研究院有限責任公司,湖南長沙410012；2.重慶交通大學土木工程學院,重慶400074；3.金屬礦山安全技術國家重點實驗室,湖南長沙410012； 4.滄州職業(yè)技術學院,河北 滄州061001)

地下開采礦體引起地表塌陷的災害問題,近些年逐漸加?。?］。 地表塌陷引起的地質(zhì)災害,如垮塌巖土體造成井下沖擊波、井下泥石流、淹井等［2］,逐漸被人們所重視。 對于已形成的地表塌陷需要及時采取安全措施,防止次生災害發(fā)生［3］。

目前已有學者開展了地表塌陷區(qū)形成與發(fā)展機理的相關研究［4-12］,取得了豐富的研究成果。 但開展塌陷區(qū)發(fā)展趨勢方面的研究很少有報道。

每個礦山都有其特有的工程地質(zhì)環(huán)境。 為了揭示查干敖包鐵鋅礦塌陷區(qū)發(fā)展機制,以現(xiàn)場調(diào)查為基礎,建立地下采空區(qū)、塌陷區(qū)、圍巖體及礦體三維模型,模擬礦體開采情況,得到了塌陷區(qū)位移與塑性區(qū)分布情況。通過位移變化趨勢與塑性區(qū)分布區(qū)域,預測隨著地下礦體開采地表塌陷區(qū)發(fā)展的詳細過程與最終形成塌陷區(qū)的大小,研究結果可為塌陷區(qū)治理設計提供參考。

1 礦區(qū)概況

1.1 地層與構造

礦區(qū)內(nèi)出露地層比較簡單,主要有奧陶系中統(tǒng)多寶山組(O2d)及二疊系下統(tǒng)寶力格組(P1b)及第四系(Qh)。

區(qū)內(nèi)以北東向斷裂構造為主,主要有F1 和F2。F1 斷裂控制礦體的分布,為成礦期構造,位于礦區(qū)中南部,為礦區(qū)內(nèi)主要控制構造,延長800 m,斷裂帶寬20～50 m,斷層面產(chǎn)狀:傾向293°～305°,傾角50°～80°,斷層性質(zhì)為壓性；斷裂帶內(nèi)巖石節(jié)理裂隙較發(fā)育。……