充填法开采引起地表移动、变形和破坏的过程分析与机理研究_图文.doc

第５期 赵海军，等，充填法开采引起地表移动、变形和破坏的过程分析与机理研究 表１金／１１－－矿区１１９８ ｍ中段收敛监测数据统计分析结果 Ｔａｂｌｅ ｌ Ｄａｔａ ｏｆ ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｏｆ １ １９８ ｍ ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ ｓｅｃｔｉｏｎ ｉｎ Ｊｉｎｃｈｕａｎ Ｎｏ．２ ６７５ Ｍｉｎｅ 表２金ＩＩＩ－－矿区１２５０ ｍ中段收敛监测数据统计分析结果 Ｔａｂｌｅ ２ Ｄａｔａ ｏｆ ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ ｍｏｎｉｔｏｎｎｇ ｏｆ １２５０ ｍ ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ ｓｅｃｔｉｏｎ ｉｎ Ｊｉｎｃｈｕａｎ Ｎｏ．２ Ｍｉｎｅ 硬化的过程。在这个过程中充填体强度逐步缓慢地增 长一般７ ｄ为２ ＭＰａ左右，２８ ｄ为４～７ ＭＰａ，三个 月后由于下层及左右进路回采，使充填体暴露，通风， 强度进一步提高【ｌＪ，并最终与围岩达到统一的应变体 系。此较长的期间，采空区围岩必然向临空面移动， 持续挤压充填体。于是，围岩也会在一定程度上发生 变形。 从上述导致充填滞后的因素和总的充填滞后的时 间来看，如果单纯把采充过程看作是置换过程就会忽 视采场围岩迅速发生弹塑性变形的过程，这期间采场 围岩内出现自由边界，为岩体发生移动和变形提供了 位移允许条件。此过程岩移、变形和破坏对整个矿山 的岩移、变形和破坏的影响较大。 ４．３巷道和充填体围岩收敛变形对岩体移动、变形和 破坏的影响 金川矿山地质条件复杂，构造发育，岩体破碎， 围岩具有软岩的性质。矿区的地下巷道开挖后，围岩 向巷道移动和变形的具体表现是侧墙逐渐向内移动。 底板慢慢隆起，顶拱开裂，而且这个过程是随着时间 的推移缓慢地发展的，具有明显的流变特征。下面以 二矿区１１９８ ｍ中段和１２５０ ｍ中段的一些监测断面的 忽视。更重要的是下部采场围岩和充填体的移动、变 形和破坏在一定程度上好像由近及远地“牵引”了采 场的围岩体移动，为采场的围岩的移动提供了位移允 许条件。 ５结 论 （１）充填体良好的充填支护作用与岩体自身黏 性有关的间断面的摩擦作用导致了金川二矿采用充填 法开采引起地表移动、变形和破坏的宏观显现具有滞 后期较长的特点。 （２）受采动影响，弱面原始强度的丧失和新生结 构面的增多引起了岩体柔度的增高，以及初次采动时 弱面和弱面充填物的变形，使得岩体的势能转化为与 塑性和摩擦作用有关的变形功所需的时间大大消耗， 重复采动使岩体的移动和变形破坏过程缩短，速度增 大的原因在于很大程度上省去了做这些塑性功的时 间，最终导致充填法开采引起岩体移动、变形和破坏 后效性趋势明显。 （３）采矿活动开拓的长久性井巷工程与充填残 余空间，及巷道围岩和充填体收敛变形量的长期积累 等，为岩体的移动、变形和破坏提供了较大空间；矿 体采出至充填体充入期间，充入后固结、硬化阶段围 岩发生的移动、变形和破坏对整个矿山的地表岩移、 变形和破坏影响较大。 参考文献 【ｌ】刘同有．充填采矿技术与应用［Ｍ】．北京冶金工业出版社， ２００１．ｆＵＵ Ｔｏｎｇ－ｙｏｕ．Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｂａｃｋｆｉｌｌ ｍｉｎｉｎｇ ａｎｄ ｉｔｓ 实际收敛监测数据统计分析结剁”１为例分析。 从表１和表２可以看出受到大埋深、高地压以及 采动的影响，巷道收敛变形十分显著，其中１１９８ ｍ中 段１７行附近４９０ ｄ收敛量达４２４ ｍｉｌｌ，断面平均收敛 速度达到０．８４９ ｒａｎｌ・ｄ～。１８行中部充填体的收敛量 也较大，并且处于围岩与充填体接触带的变形速率为 ０．１１６ ＩｒＬｒｎ・ｄ１大于下盘围岩和充填体的变形速率，也 说明了充填体与围岩接触带是变形的强烈区域。 从上面分析得出，巷道围岩的收敛变形与充填体 围岩的收敛变形随整个采矿活动的进行其累计量不容 ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ［Ｍ］。ＢｅｉｊｉｎｇＭｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌ （ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）） Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｐｒｅｓｓ，２００１． 【２】彭士群。王洪武．进路充填采矿法充填技术探讨【Ｊ】．中国 万 方数据 ６７６ 岩土工程学报 矿山工程。２００４，３３（３）３０３３．（ＰＥＮＧ Ｓｈｉ・ｑｕｎ，ＷＡＮＧ Ｈｏｎｇ・ＷＵ．Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ ｂａｃｋ－ｆｉｌｌｉｎｇ ｏｎ ２００８年 ０ＲＧｌ０ＵＡ Ｊ。 ｓｔｕｄｙ．ｐａｒｔ ＩＩ ｏｆ 【ｌＯ】ＢＲＩ孙ｉＥＡＵＡ Ｇ ＨＵＤＹＭＡＢ Ｍ＆Ｈ虹）ＪＩＧＥ 殴ａ１．Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｆａｕｌｔｉｎｇ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｏｎ ａ ｆｉｌｌｉｎｇ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ｏｆ ａｃｃｅｓｓ ｍｉｎｅ ｓｈａｆｔ ａ ｃａｓｅ ｍｅｔｈｏｄ［Ｊ］．Ｃｈｉｎａ Ｍｉｎｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００４，３３（３） ｍｏｄｅｌｉｎｇ［Ｊ］．Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ａｎｄ Ｍｉｎｉｎｇ Ｊｏｕｒｎａｌ Ｒｏｃｋ ３０一３３．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）） Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，２００３，舶ｌ １３１２５． 【３】李元辉，解世俊．阶段充填采矿方法【Ｊ】．金属矿山，２００６， ３６０（６）１３１５．（ＬＩ Ｙｕａｎ－ｈｎｉ．ＸＩＥ Ｓｈｉ－ｊｕｎ．Ｍａｓｓ ｆｉｌｌｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ［Ｊ］．Ｍｅｔａｌ Ｍｉｎｅ．２００６，３６０（６）１３１５．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ））． 【１１】ＸＩＥ Ｈ ｐ＇ＹＵ Ｇ Ｍ，ＹＡＮＧ Ｌ，ｅｔ ａ１．Ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｐｒｏｘｉｍａｔｅ ｆａｕｌｔ ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ ｏｎ ｇｒｏｕｎｄ ｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅ ｄｕｅ ｔｏ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｒｏｃｋ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ ａｎｄ 【４】ＢＥＩ工ＦＧ ＳＴＡＣＥＹ Ｔ ｏｎ Ｒ，Ｇ】ⅢＳＫＥ Ｄ Ｄ．Ｍｉｎｇｉｎｇ ｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅ Ｍｉｎｉｎｇ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，１９９８，３５（８）１ １０７１１１１． 【１２】李 晓，路世豹，廖秋林，杜国栋．充填法开采引起的地 ａｎｄ ｉｔｓ ｅｆｆｅｃｔ ｔｈｅ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓｏｍｅ ｄｉｆｆｅｒｉｎｇ ｅｘａｍｐｌｅｓ忉． Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｇｅｏｌｏｇｙ，２０００，４０（１／２）１３５１５２． 【５】ＯＹＬＥＲＤＣ。ＭＡＲＫＣ，ＤＯＬＩＮＡＲＤＲ，ｅｔａｌ．Ａ ｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅ ｏｒ 裂缝分布特征与现场监测分析【Ｊ】．岩石力学与工程学报， ２００６，笛（７）１３６１１３６９．（ＬＩ Ｘｉａｏ，ＵＪ Ｑｉｕ－ｌｉｎ，ＤＵ Ｓｈｉ．ｂａｏ，ＬＩＡＯ ｇｒｏｕｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｍｉｎｉｎｇ ｌｏｎｇｗａｌｌ ｆａｃｅｓ ｉｎｔｏ ｏｐｅｎ ｂａｃｋｆｉｌｌｅｄ Ｇｕｏ－ｄｏｎｇ．Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ ｆｉｅｌｄ ｅｎｔｒｉｅｓ［Ｊ］． Ｏｅｏｔｅｃｌｍｉｃａｌ ａｎｄ Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｏｆ ｇｒｏｕｎｄ ｆｉｓｓｕｒｅｓ ｃａｕｓｅｄ ｂｙ ｂａｃｋｆｉｌｌ ｍｉｎｉｎｇＩＪ］． Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００１，１９（２）１３７１６８． Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｒｏｃｋ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００６， ［６】王正辉，高谦．胶结充填采矿法充填作用机理与稳定性 笛（７）１３６１１３６９．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）） 【１３】布雷迪Ｂ Ｈ 研究【Ｊ】．金属矿山，２００３，３２８（１０）１８２０．（ＷＡＮＧ Ｚｈｅｎｇ・ｈｕｉ，ＧＡＯ Ｇ＇布朗Ｅ Ｔ．地下采矿岩石力学【Ｍ】．冯树仁， Ｂ Ｑｉａｎ．Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ａｎｄ ｓｔａｂｉｆｉ哆ｏｆ 余诗刚，等译．北京煤炭工业出版社。１９９０．（ＢＡＫＥＲ Ｈ ｆｉｌｌｉｎｇ ｉｎ ｓｔｏｐｉｎｇ ｃｅｍｅｎｔｅｎｄ ｆｉｌｌ ｍｅｔｈｏｄ（Ｊ］．Ｍｅｔａｌ Ｍｉｎｅ，２００３， Ｇ ＢＲＯＷＮ Ｅ Ｔ．Ｒｏｃｋｍａｓｓ ｍｅｃｈａｎｉｃｒ ｏｆ ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ Ｓｈｕ－ｒｃｌｌ，ＳＨＥ ３勰（１０）１８２０．（ｉｎ Ｃｌ＿Ｉｉｎｅｓｅ））． 【７】王 劫，郑怀昌，陈小平．充填采矿法胶结充填体力学作 ｍｉｎｉｎｇ【Ｍ】．ＦＥＮＧ Ｓｈｉ－ｇａｎｇ，ｅｔ ａｌ，ｔｒａｍｓ． Ｃｈｉｎｅｓｅ）） 用分析【Ｊ】．有色金属，２００４，靳（３）１０９１１７．（ＷＡＮＧ Ｊｉｅ， ＺＨＥＮＧ ｏｎ ＢｅｉＪｉｎｇＣｏａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｐｒｅｓｓ １９９０一ｉｎ Ｈｕａｉｃｈａｎｇ，ＣＨＥＮ Ｘｉａｏ－ｐｉｎｇ．Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｆｉｌｌｉｎｇ ｂｏｄｙ ｉｎ ＣＵｔ 【１４】徐嘉谟．金川矿山边坡岩体工程地质力学【Ｍ】．北京地 震出版社，１９９８．（ＸＵ Ｊｉａ－ｍｏ．Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｇｅｏｍｅｃｈａｎｉｃｓ ｓｌｏｐｅ ｒｏｃｋ ｍａｓｓ ｉｎ ｏｆ ａｃｔｉｏｎｓ ｃｅｍｅｎｔｅｄ ａｎｄ ｆｉｌｌ ｓｔｏｐｉｎｇ［Ｊ］， Ｎｏｎｆｅｒｒｏｕｓ Ｍｅｔａｌｓ，２００４，５６（３）１０９１ １７．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）） Ｊｉｎｃｈｕａｎ Ｍｉｎｅ［Ｍ］，ＢｅｉｊｉｎｇＳｅｉｓｍｉｃ Ｐｒｏｓ， 【８】ＤＡＬＩ Ｈｕａ－ｙａｎｇ，ＷＡＮＧ Ｊｉｎ－ｚｈｕａｎｇ，ｅｔ ａ１．Ｓｅａｍ ｄｉｐ ａｎｇｅｌ １９９８．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）） ｂａｓｅｄ ｍｉｎｉｎｇ ｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｍｏｄｅｌ Ｒｏｃｋ ａｎｄ ｉｔｓ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ［Ｊ］． 【１５】鲁全胜，高谦．金）１１－－矿区采场巷道围岩与充填体收敛 变形监测研究【Ｊ】．岩石力学与工程学报。２００３，２２（增２） ２６３３２６３８．（ＬＵ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ ａｎｄ Ｍｉｎｉｎｇ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ ２００２。３９１ １５１２３． Ｑｕａｎｓｈｅｎｇ，ＧＡＯ Ｑｉａｎ．Ｍｏｎｔｏｒｉｎｇ 【９】ＢＲＵＮＥＡＵＡ Ｇ ＴＹＩ甩ＲＢ Ｄ．Ｂ．ＨＡＤⅡＧＥＯＲＧＩＯＵＡ Ｊ，ｅｌ ａ１． Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｆａｕｌｔｉｎｇ ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ ａｎｄ Ｒｏｃｋ ｏｎ ａ ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｌａｎｅｗａｙ ｗａｙ ｒｏｃｋ Ｎｏ．２ ｄｉｇｇｉｎｇ ｏｆ ｍｉｎｅ ｓｈａｆｔ ａ ｃ觚ｅ ｓｔｕｄｙ，ｐａｒｔ Ｉ ａｎｄ ｏｂｓｔｕｒａｔｏｒ ｉｎ Ｊｉｎｃｈｕａｎ［Ｊ］．Ｃｈｉｎｅｓｅ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｒｏｃｋ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００３，２２（Ｓ２） Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ ａｎｄ Ｍｉｎｉｎｇ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，２００３，柏９５１ｌ １． ２６３３２６３８．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）） 万 方数据 充填法开采引起地表移动、变形和破坏的过程分析与机理研 究 作者 作者单位 赵海军， 马凤山， 李国庆， 丁德民， 高建科， 卢耀军， ZHAO Hai-jun， MA Fengshan， LI Guo-qing， DING De-min， GAO Jian-ke， LU Yao-jun 赵海军,马凤山,李国庆,丁德民,ZHAO Hai-jun,MA Feng-shan,LI Guo-qing,DING De-min中 国科学院地质与地球物理研究所工程地质力学重点实验室,北京,100029， 高建科,卢耀军 ,GAO Jian-ke,LU Yao-jun金川集团有限公司二矿区,甘肃,金昌,737100 岩土工程学报 CHINESE JOURNAL OF GEOTECHNICAL ENGINEERING 2008,305 3次 刊名 英文刊名 年，卷期 被引用次数 参考文献15条 1.李元辉;解世俊 阶段充填采矿方法[期刊论文]-金属矿山 200606 2.彭士群;王洪武 进路充填采矿法充填技术探讨[期刊论文]-中国矿山工程 200403 3.BRUNEAUA G;TYLERB D.B;HADBGEORGIOUA J Influence of faulting on a mine shaft a case study,part Ibackground and instrumentation 2003 4.DAI Hua-yang;WANG Jin-zhuang Seam dip angel based mining subsidence model and its application 2002 5.王劫;郑怀昌;陈小平 充填采矿法胶结充填体力学作用分析[期刊论文]-有色金属 200403 6.王正辉;高谦 胶结充填采矿法充填作用机理与稳定性研究[期刊论文]-金属矿山 200310 7.OYLER D C;MARK C;DOLINAR D R A study on the ground control effect of mining longwall faces into open or backfiilied entries[外文期刊] 200102 8.BELL FG;STACEY T R;GENSKE D D Minging subsidence and its effect on the environmentsome differing examples 20001-2 9.刘同有 充填采矿技术与应用 2001 10.鲁全胜;高谦 金川二矿区采场巷道围岩与充填体收敛变形监测研究[期刊论文]-岩石力学与工程学报 2003Z2 11.徐嘉谟 金川矿山边坡岩体工程地质力学 1998 12.布雷迪 B H G;布朗 E T;冯树仁;余诗刚 地下采矿岩石力学 1990 13.李晓;路世豹;廖秋林;杜国栋 充填法开采引起的地裂缝分布特征与现场监测分析[期刊论文]-岩石力学与工程学 报 200607 14.XIE H P;YU G M;YANG L The influence of proximate fault morphology OB ground subsidence due to extraction 199808 15.BRUNEAUA G;HUDYMAB M R;HADJIGE ORGIOUA J Influence of faulting on a mine shaft a case study.part IInumerical modeling 2003 引证文献3条 1.马凤山.赵海军.陈德信.王虎.陈良珍.张亚民.郭捷.巩城城 金川二矿区14行风井再加固方案的可行性研究[期刊 论文]-工程地质学报 20103 2.赵海军.马凤山.丁德民.高建科.杨长祥.卢耀军 急倾斜矿体开采岩体移动规律与变形机理[期刊论文]-中南大学 学报（自然科学版） 20095 3.余伟健.高谦.张周平.靳学奇 金川矿区监测技术的应用与发展[期刊论文]-矿业工程研究 20092 本文链接http//