山区煤矿采动滑坡地形条件分析

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我国约有1/3的煤矿位于山区,随着地下煤层的开采,矿区地表受到了不同程度的损害,其表现形式之一为采动滑坡。为了有效地开采煤炭资源和保障矿区的安全生产。对采动边坡失稳机理研究具有重要的理论意义和实际价值。本文选取山西某矿区为研究对象,在现场实测数据及地表移动变形预计数据的基础上,结合力学理论进行数值分析模拟。通过分析地形特征对采动滑坡的影响,明确了采动滑坡的形成机理,构建了潜在滑坡区的预测方法,为采动滑坡预测及损害评价提供了技术方法,主要工作体现在五个方面:(1)在分析研究现场实测资料的基础上,明确了影响山区采动滑坡的主要因素:工作面地表的地形因子、上覆表土层的物理性质、水文地质条件及地表产生的不规律性拉伸裂缝等。(2)应用了基于二维哈希表的高程点去重方法,解决了海量数据去重耗时长,占用内存大的问题。与直接顺序去重算法相比,该算法满足精度要求的同时保证了更高的效率。(3)通过分析相近离散点空间上的相互影响关系,应用二次移动趋势面拟合模型,在保证待拟合点的精度要求下确定其所受影响范围,并提取相应的地表地形因子,为后续研究做准备。(4)采用摩尔-库伦准则上建立的极限平衡法,分析边坡在同一力学物理参数的条件下产生的失稳地表临界倾角,从而确定潜在滑坡区。预测结果能够与实地情况基本吻合,为采动滑坡预测提供了科学依据。(5)分析了采动裂缝形成的机理,应用弹性平面理论和有限元分析方法,通过计算地表应力确定采动裂缝的分布,并分析采动裂缝对滑坡的叠加影响。为采动滑坡的分析提供了基础和新的预测方法。
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