石人沟铁矿地下开采引起地表沉陷数值模拟

目前,地下开采引起的岩层移动和地表沉陷是一个非常严重的地下工程问题。在进行地下开采过程中,原岩应力平衡遭到破坏,围岩发生变形、移动,甚至产生大面积移动。随着开采深度的增加,矿石不断采出,围岩变形、移动和破坏逐渐加剧。因此,为实现矿山的安全开采,在地下开采过程中,必须对地下开采引起的上覆岩层的移动规律及其对地表移动的影响和采场地压分布规律进行研究。 针对上述现状,以石人沟铁矿为研究对象,通过对矿山工程地质、采场结构参数及原岩应力场的调研建立了地表沉陷的力学简化模型和FLAC 数学模型。通过对力学简化模型的分析求解,得出了开挖过程中上覆岩层断裂的极限开采长度和边界条件。运用FLAC 软件,采用数值模拟的方法,对石人沟铁矿地表沉陷数学模型的开采过程进行分步开挖模拟。在模拟过程中,主要分析了在矿房开挖过程中的应力和位移的变化过程。根据应力和位移的分析结果,总结出了地下开采引起的上覆岩层和地表的移动规律,给出了不同开采阶段的地表动态移动曲线。最后给出了确定移动角和圈定移动范围的方法和步骤。 研究结果对矿山的安全生产与生态环境保护提供了理论基础,丰富了矿山的设计理论,拓宽了开采沉陷理论的应用领域,为地表沉陷理论的研究提出了新方法,对将来地下矿山开采的技术条件和地压分布规律具有普遍的指导意义,具有较高的推广价值和广阔的发展前景。