采空區(qū)塌陷誘發(fā)崩滑復合型地質災害形成機理研究——以貴州省大方縣德興煤礦崩滑體為例.pdf

1、貴州省是我國著名的礦產資源大省，境內礦產資源種類多、儲量大。但隨著礦產資源的開發(fā)利用，該地區(qū)的礦山地質災害日益繁多，并且因地下開采形成的采空區(qū)塌陷面積、分布范圍也在逐步擴大，時有因采空塌陷誘發(fā)的地質災害發(fā)生，嚴重威脅到當地居民的安全。
　　本文主要對貴州省大方縣德興煤礦崩滑體進行研究，在查明其基本特征和地質條件的基礎上，結合3DEC和FLAC數值軟件，分析其形成機理及變形演化過程，旨在為采空區(qū)塌陷誘發(fā)崩滑復合型地質災害的研究提供一

2、定的參考。本文主要研究內容和現(xiàn)已取得的研究成果如下:
　　(1)德興煤礦斜坡為龍?zhí)逗烷L興地層組成的反傾斜坡，巖性主要為灰?guī)r、砂巖和粘土巖，并且龍?zhí)兜貙又邪l(fā)育有多旋回的煤層。煤層的開采，破壞了坡體的應力平衡，誘發(fā)了坡頂的拉裂，為崩塌的產生提供了條件。
　　(2)德興煤礦崩滑體由兩部分組成:一是以N45°W為崩塌方向的崩塌，一是以N10～20°E為滑動方向的滑坡。同時，斜坡主要發(fā)育有三組結構面，分別是層面C: N7°E/SE∠1

3、7°、結構面J1: N25°E/NW∠83°、結構面J2: N70°E/SE∠88°。
　　(3)將德興煤礦崩滑體的坡體結構特征進行簡化，建立其概念模型，并將其變形破壞過程定性分為四個階段:煤層開采階段、采空區(qū)塌陷階段、崩塌形成階段和滑坡蠕滑變形階段。
　　(4)采用3DEC數值模擬軟件，模擬德興煤礦崩滑體的變形破壞演化過程。結果表明，其演化過程與概念模型相一致。在變形破壞的過程中，坡體發(fā)生了不均勻沉降，坡頂最大沉降值達20

4、m，坡表變形破壞程度尤為顯著。并且其變形過程具有明顯的階段性特征:首先采空區(qū)塌陷，崩塌形成;而后崩塌對滑坡起到了沖擊加載的作用，誘發(fā)了滑坡。
　　(5)采用FLAC數值分析軟件，分析德興煤礦崩塌的應力場特征、位移場特征、塑性區(qū)特征和滑坡的位移場特征。
　　結果表明，煤層開采后，崩塌坡體內既有拉破壞，也有剪破壞。并且其應力場、位移場和塑性區(qū)特征分別具有以下特點:①應力集中區(qū)主要表現(xiàn)在采空區(qū)的附近，在采空區(qū)的頂底板形成了“卸載壓

5、力區(qū)”，在采空區(qū)的前后兩端形成了“支承壓力區(qū)”;②位移場的分布形態(tài)以采空區(qū)為中心，呈橢圓狀發(fā)散，并且，越靠近采空區(qū)，坡體的位移變化越大;③塑性區(qū)的分布上坡表、坡頂、采空區(qū)頂底板主要呈張拉變形，采空區(qū)上方坡內巖體主要呈剪切變形。
　　而隨著崩塌的進行，滑坡體上逐步出現(xiàn)小范圍的拉應力集中區(qū)，并且滑坡后緣的位移明顯大于中前部。從滑坡的位移場特征上分析，崩塌先對滑坡后緣產生瞬時沖擊作用，促使滑坡啟動，后對滑坡后緣形成加載作用，促進滑坡變形