司家营铁矿南区地表沉降变形分析研究

摘要

矿山开采地表沉降变形的研究工作对人们的生产和生活具有十分重要的意义，随着我国经济的高速发展，大量有用矿物在进行现代化建设的过程中被开采，由此轻则破坏岩体内和地面上的一些生产和生活设施，重则引起地表塌陷，影响生产的正常进行和人民生活水平的提高。为了实现矿山安全高效开采，并解决好矿山开采与生产生活不和谐这一现实矛盾，需要依靠对开采沉降变形的深入研究。
　　本论文依托中冶京诚（秦皇岛）工程技术有限公司与河北钢铁集团矿业有限公司的横向合同，以司家营铁矿南区南矿段和大贾庄矿段为研究对象。司家营铁矿南区开采条件复杂，地表有村庄和农田，第四系含水丰富。为有效的降低由矿山开采可能引发水患的影响、防止地表塌陷、减少地表变形，矿区采用阶段空场嗣后充填采矿法，采取自下而上的开采顺序。
　　尽管矿区采用充填法，可有效的减缓地表沉降变形，但是因为爆破、采场顶板并非平面，矿山充填很难实现完全接顶、且充填体充填后还有不同程度的收缩等原因，上覆岩层及地表仍然不可避免的会产生连续的移动和变形，此变形实际上是一个复杂的时间-空间问题，通常需要经历较长时间才能达到最终的沉降值。
　　本文采用计算机数值模拟软件FLAC3D,对地表沉降进行变形分析，对进一步了解地表岩移规律、预测地表变形、指导矿山安全生产、分析变形对地表建(构)筑物的影响等具有非常重要的意义，同时结合矿区实际情况，建立了GPS沉降监测网，应用较先进的GPS-RTK测量仪器，分别对司家营铁矿南区南矿段和大贾庄矿段比较敏感的地点，如开采区上方、农田、村庄等进行了重点监测，通过科学的计算分析，归纳出该地段地表沉降的一般规律，最后，根据矿山实际情况，提出开采沉陷防止和控制的一些技术措施，包括以填充体为核心的岩层控制技术及以优化采场矿块尺寸为核心的采场结构优化技术，本文详细介绍了研究区填充的实际情况，利用Thomas计算法、蔡嗣经经验公式法和岩石力学覆岩承重计算法等具有代表性的充填体内应力理论计算方法，分析填充体的稳定性，同时本文提出应用FLAC3D，对采场结构进行合理参数优化，并在确定矿块合理尺寸的基础上，对采场回采过程进行稳定性分析，一方面可以最大限度的减缓地表沉陷的幅度和危害，另一方面保证工作面的安全，提高经济效益。
　　本文具有较高的推广价值和广阔的发展前景，大部分理论与成果已在该矿山得到应用，取得了较好的效果。

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引言

1绪论

1.1论文研究的目的及意义

1.2国内外开采沉陷理论发展历史概况

1.3 国内开采沉陷研究的发展情况

1.4开采沉陷理论体系

1.5开采沉陷研究存在的问题

1.6研究的内容及技术路线

2研究区概况

2.1课题概况

2.2地质概况

3数值模拟模型的设计及建立

3.1FLAC3D软件简介

3.2模型的建立

3.3数值模拟结果分析

3.4本章小结

4地表变形监测及数据分析

4.1常规地表变形监测测量方法

4.2GPS技术进行地面形变测量简介

4.3实时动态（RTK）坐标定位

4.4地面形变测量的精度要求

4.5变形观测频率

4.6 地表变形观测网布置及原则

4.7矿区地面形变监测网点布设与施测

4.8两期观测结果计算点的位移量

4.9监测数据处理

4.10监测数据规律分析

5 研究区开采沉陷防治和控制

5.1填充开采

5.2采场结构优化

5.3采场回采过程稳定性分析

结论

参考文献

在学研究成果

致谢