复杂地表环境条件地下开采地表移动带圈定研究

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1、复杂地表环境条件的地下开采地表移动带的圈定研究王海军*作者简介：王海军（1986-）男，硕士，采矿工程专业，工程师，主要从事采矿设计与技术服务工作张长锁（北京矿冶研究总院，北京100160）摘要：本文克服经典地表移动带圈定方法的缺点，采用岩石力学数值模拟圈定办法完成了复杂地表环境的地下开采移动带的圈定工作，实现了该“三下”矿山地下开采对地表建构筑物和铁路影响的量化分析，确保了矿山地下开采经济效益与环境效益的平衡。关键词：地表移动带；“三下”矿山；数值模拟圈定方法ResearchonGroundMovingRangeDelineation

2、foraUndergroundMiningwithComplexSurfaceSurroundingsConditionWangHaijunZhangChangsuo（BeingGeneralResearchInstituteofMining&Metallurgy,Beijing100160）Abstract：Thispapersurmountedthedisadvantagesofclassicalmethodfordelineatinggroundmovingrange,adoptedrockmassmechanicalnumeri

3、calsimulationmethodtodelineategroundmovingrangeofundergroundminewithcomplexsurroundingscondition.Asaconsequence,thequantitativeanalysisofeffectbetweenundergroundminingandsurfacebuilding,structure&railwayswasdone.Andthebalancebetweeneconomy&environmentalprotectionwasguara

4、nteed.KeyWords:Groundmovingrange;Three-undergroundmining;Numericalsimulationmethodfordelineating地下开采会形成采空区，原岩应力场平衡被打破，围岩会产生变形、位移、开裂、冒落，甚至产生大面积移动。随着地下开采的进行，采空区规模不断增大，岩移范围也相应扩大，当扩大到地表后会形成下沉盆地或塌陷坑——地表移动带[1]。地表移动带会影响矿山开拓系统的布置，地表主要构筑物布置与保护，进而影响到地下开采采矿方法的选择。因此，地下开采地表移动带的圈定，对地下

5、开采的经济效益与环境效益的平衡存在至关重要的作用，需要在地下开采设计阶段重点研究。对于地表环境复杂的“三下”开采的矿山，地表移动带的确定更加重要。1地表移动带圈定方法地表移动带的圈定方法主要有经典方法、改进的经典方法和岩石力学数值模拟方法等。（1）经典圈定方法我国一直沿用类比法，主要是通过提供的一些矿山有关移动角的资料及苏联测量科学研究所关于移动角确定方法的资料等，选取矿山开采设计利用的移动角，进而确定地下开采的地表移动带。但该方法所依据的类比条件很简单，应进一步掌握和分析矿山的详细开采技术条件，再辅以其他经验公式的计算结果进行选取。高

6、栗等[2]克服传统方法确定地下金属矿山岩层移动参数的缺点，提出基于支持向量机(SVM)理论的地采岩层移动角选取方法。此外，对于非煤矿山、缓倾斜及倾斜的沉积型矿床，上盘为均值岩体，可采用概率积分法[1]圈定地表移动带。该方法相对较准确。经典方法不管是采用哪种参考资料，都存在参考资料少，基础依据不充分的缺点。且经典方法圈定地表移动带的方法，是利用地质剖面图确定来确定矿体最深或最突出部位，再按照选取的移动角来确定勘探线上的最大移动位置点，然后将这些所有勘探线上的移动位置点在地表地形图上连成闭合线形成地表移动带范围。该方法手段操作复杂、精度低、

7、调整复杂，不能实现地表移动带的量化圈定，越来越不适应现代矿业的要求。（2）改进的经典圈定方法随着计算机技术的发展，一些专家学者借助于CAD和3Dmine等矿业三维软件，使经典圈定方法手段的便利性和准确性有了大幅度提高，如敖显军等[3]借助3Dmine完成了地表移动带的三维圈定、刘豪杰等[4]借助CAD等完成了地表移动带的快捷成图等。改进的经典圈定方法虽然圈定的手段有了很大地程度的提高，但确定移动角的方法仍然没有较大的改观，同样存在依据不充分、不能量化的缺点。（3）岩石力学数值模拟圈定方法随着岩土力学的发展与应用，越来越多的有限元岩土数值

8、模拟软件被应用于地表移动带的圈定工作，该方法可以使地表移动带的圈定结果精确性大幅度提高，尤其是可以实现地表位移的量化，使地表建构筑物的保护更具针对性，有效为地下开采的经济效益和环境效益的平衡提供支撑。如李想