张 超, 宋卫东, 付建新, 刘建博

(1. 北京科技大学 土木与资源学院, 北京 100083; 2. 北京科技大学 金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室, 北京 100083)

矿山进行“三下”开采时,地表建(构)筑物的稳定性分析一直是研究的首要问题[1-3].对地表下沉的研究最早可追溯于Gonot的“法线理论”和Dumont的地表下沉公式,后续Knothe[4]依此在岩层移动规律方面展开研究.刘宝琛、刘天泉等[5-6]完善了概率积分法,定量分析了地表的变形特征;许家林、蒋宇静和Tan等[7-9]深入研究了地下开采岩层的移动规律,并提出相关的岩层控制理论,在理论研究方面补充了地表变形特征.随着开采向深部发展,提出了“安全开采深度”概念,并基于此进行地表建(构)筑物稳定性分析.池秀文等[10]采用理论计算、有限元数值模拟方法来研究安全深度;聂卫平[11]分析了安全开采深度与开采厚度、建筑物的临界变形之间的关系,获得了安全开采深度的确定方法;陈俊杰等[12]得出了矿山安全开采深度的判定方法与计算公式.

另一方面,数值模拟作为重要的研究手段也被应用到地表稳定性研究中.郑文棠等[13]借助AutoCAD中的AutoLISP语言构建出三维可视化模型,刘晓明等[14-15]应用Surpac-MIDAS/GTS技术成功建立了复杂采空区模型,模拟出矿区开采对围岩变形的影响规律;Wang等[16-17]应用FLAC3D构建出大型矿体模型,深入研究了矿体开采过程中上覆岩层的变形规律;胡颖鹏等[18]借助Matlab进行Surpac-RFPA3D三维模型的生成.

在对开采深度的研究中,数值模拟结果如何准确应用于现场还……