矿冶工程

作者：魏媛, 王飞飞, 任青阳, 肖宋强, 陈斌, 靳红华

单位：1.永州职业技术学院 智能制造与建筑工程学院,湖南 永州 425100; 2.重庆交通大学 土木工程学院,重庆 400074; 3.长沙矿山研究院有限责任公司 金属矿山安全技术国家重点实验室,湖南 长沙 410012

关键词：采矿工程,地质灾害,地表塌陷,数值模拟,离散元PFC2D

基金：国家自然科学基金(52104184,41472262);重庆市博士后研究项目(2021XM3038)

采用离散元PFC^2D建立了地质剖面颗粒流模型,研究了矿体开采过程中上覆岩层裂缝形成与发展过程,揭示上覆岩层逐渐垮塌崩落的机理。结果表明,随着矿体的开采,裂隙不断向上发展,裂隙数增加。开采矿体后形成的采空区造成了上覆岩层的拉裂-剪裂破坏,岩层中不断有新生裂缝产生。上覆岩层主要以拉裂缝发展为主,在拉裂缝发展区域两端产生部分剪破坏裂缝,在空区两端已经出现向上发展的裂缝集聚,是空区顶板逐渐垮塌崩落的征兆。开采第3分层和第4分层矿体后,出现了局部顶板垮塌现象,且垮塌崩落逐渐发展为整个采空区顶板垮塌,最终垮塌崩落至地表,在地表初步形成一个小塌陷坑。塌陷坑发展过程依据裂隙数可细分为平稳发展时期、缓慢发展时期、快速发展时期和结束发展时期,揭示了井下矿体开采致使上覆岩层拉裂-空区两端剪裂-整体垮塌崩落的形成机理。

来源：2023年第2期

《矿冶工程》期刊编辑部

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