国内某些地下金属矿山,由于开采设计中采用的岩石移动角不甚合理,使得地表建筑物和生产设施处于移动范围内产生变形破坏,不仅给矿山造成了经济损失,而且对矿山的安全生产构成巨大的威胁。鲁中矿业小官庄铁矿根据原鞍山黑色金属矿山设计院提供的小官庄矿体初步设计说明,考虑到矿床顶部红板岩的性质,初步按55°确定岩石移动角并圈定矿区移动范围,主要井筒都布置在错动界限之外25m处。但自矿山开采之后发现设计中的“移动界限”并非岩层移动边界的“极限界限”。近年来主副井筒及地表空压机房都出现了变形。本文针对小官庄铁矿开采实际情况,在理论研究的基础上,对矿体上覆岩层红板岩的流变性质进行研究得到流变模型,从流变学的角度总结了地表下沉随时间的变化规律。同时上覆岩石移动角的确定采用理论计算和数值模拟结合的方式,对开采引起的岩体与地表移动规律进行系统的研究。将计算结果和现场实测结果进行对比,综合分析确定了岩石移动角,根据最终确定的岩石移动角对地表岩石移动范围重新圈定。(1)以鲁中矿业小官庄铁矿为依托矿山,总结分析了矿山地下开采引起的岩体与地表移动变形过程以及围岩移动范围。(2)通过现场调研、资料收集整理和小官庄铁矿地表沉陷情况调查,研究小官庄上覆软岩流变性质,建立小官庄铁矿上覆红板岩体的流变本构模型,计算分析上覆岩层移动规律。(3)运用随机介质理论对已开采各分层的岩层移动角进行计算,结合岩性综合评价系数对地表移动参数进行修正。(4)通过室内力学试验,结合现场对岩体结构特征和岩体质量的调查,采用Hoek-Brown准则对岩石物理力学参数进行工程折减弱化处理,计算得到小官庄铁矿的岩体参数。运用数值模拟方法对小官庄铁矿上覆岩层及地表变形进行模拟。(5)将理论计算和数值计算的结果与实测结果对比,得到上覆岩层的移动角,并对地表岩石移动范围重新圈定。同时对已出现变形的主副井筒和地表空压机房等提出可行的变形监测方案和加固方案。