地下复杂采空区引起地表塌陷渐进发展过程数值模拟研究

王飞飞^1,2,3，田春艳⁴，任青阳²，邹平^1,2，虎万杰^1,2，马增^1,2

1. 长沙矿山研究院有限责任公司2. 重庆交通大学土木工程学院3. 金属矿山安全技术国家重点实验室4. 沧州职业技术学院

摘 要：为了得到查干敖包铁锌矿塌陷区渐进发展情况,以现场调查为基础,建立含地下采空区、塌陷坑三维数值分析模型,模拟矿体开采情况,得到了塌陷区位移与塑性区分布情况。研究结果表明:塌陷坑东西南三侧形成了陡立的岩体临空面,主要以倾倒形式破坏垮塌,不断向岩体临空面后侧发展;塌陷坑北侧目前已形成了滑坡,主要以弧形滑坡形式向后侧发展;随着地下矿体的开采,塌陷区逐渐扩大,主要发展方向为西及北西向,上盘岩体会逐渐垮塌崩落;以塌陷区现状为基础,当井下矿体开采完毕后,上盘岩体垮塌崩落范围预测为长轴412 m、短轴312 m的椭圆形;现有塌陷区岩体以及上盘岩体均有塑性区分布,现有塌陷坑会进一步垮塌崩落,且发展方向为上盘塑性区分布的方向。通过数值模拟分析得到的塌陷区发展方向与通过现场调查分析的结论一致。研究结果可为塌陷区治理设计提供参考。

关键词：采空区;采矿工程;地质灾害;地表塌陷;数值模拟;