Vol.21 No.5 孙世国等：复合采动下边坡岩体滑移规律及其数值分析 419 采区顶板中的部分单元体的应力矢量方向变化 1988年9月观测资料绘制的.测线位于447采 较大，原来指向下山一侧承载区的矢量，因露天 区下山方向，移动曲线仅表示出半盆地长的变 采动效应增大而使矢量转向，因此，应力场叠加 形特征.最大下沉点为对应的7号点，由于它受 作用结果表现何种采动属性取决于各自采动效 F断层带的影响，出现一塌陷漏斗.这主要是断 应的大小及空间位置关系，这也与实际移动结 层带的存在，使岩体变形出现了非连续性，位于 果相一致.另外露天开挖量增大对地下采区上 断层带边缘出现拉裂缝，造成断层带另一侧（北 覆岩体而言，因地下采区上覆岩体在走向主断 侧)岩体出现塌陷现象，因而其下沉值明显增大， 面两侧作用力不均衡，产生了滑移力，从而加大 同时，F,的存在也对变形范围起到加宽效应，即 了边坡的变形值、变形深度与破坏过程，其结果 增大地面变形范围.另一个移动特点是最大水 将更多地表现出某些露天采动特性，反之则表 平位移点为3号点.如果按抚顺矿区单一地下 现出某些地下采动特性，因此，在地下与露天复 开采影响传播角(-66)来考虑地面最大水下 合开采影响下，边坡岩体变形与破坏属性取决 位移点，那么最大水平位移位置应在6号点附 于2种开采方法中各自采动效应的大小，叠加 近，两者不重合，说明地下与露天同期采动效应 后更多地表现出影响较大的开采方法的属性， 下边坡体的变形是两者复合作用的反映，应该 1.3变形实例分析 说，在矿山开采过程中，每“次或每一步开挖，岩 抚顺矿务局胜利矿447采区与西露天矿边 体工程系统的结构和荷载都要产生变化，表现 坡位置分布关系如图3所示.447采区于1985 在系统几何形状的改变和内部应力状态的演变 年5月至1986年6月开采，它位于E950-E1250, 过程，但这种转化要经过一定的能量积累才能 N550-N750之间，采厚28m,标高-425--440 实现.该现象表现在开采过程中，可解释为不是 m,为走向长壁水砂废页岩充填.与此同时，E1 每一次或每一步开挖立即引起岩体的剧烈变形 000剖面从12段(-15m水平)至境界线(+72m 或破坏，而是要经过一定开挖量的累积或其他 水平)之间，从1980年至1986年该区段边坡角 平衡条件被破坏，才能实现能量的转换过程.采 由17.5增大到25°.根据抚顺矿区西部煤田的 动效应引起的滑坡就是这种能量转换过程的具 岩体移动参数，经验算得知，由447采区本身开 体体现 采所产生的移动与变形范围属非充分采动：但 由于该地区的老采区密集，一方面上覆岩体将 2结论 受到重复破坏，属于重复采动特征，另一方面， 在地下与露天同期采动影响下，边坡岩体 因采区影响域中的…部分相互重叠，所以，447 内的应力场变化取决于2种采矿方法的开挖量 采区的开挖效应将活化相邻采区的平衡体系， 和原始坡角大小，当边坡角较小时，地下开挖对 这些采区与447采区的叠加效应共同作用在边 边坡岩体的破坏作用不会十分显著，地面变形 坡体上，在447采区的采动影响下，沿走向E600- 主要是以地下开采变形特征为主，而当边坡角 E1000区域发生2次较大的破坏性滑坡，随后采 较大时，2种采矿方法的同期开采，露天开采对 取了抗滑桩等工程措施，才避免一些更大的滑 地下采动影响域中尚未平衡的应力场起到干扰 坡.下面具体分析一下岩体的动态变化过程. 作用、反过来地下开采对尚未平衡的边坡岩体 图3中的移动曲线是根据1985年12月至 应力场也同样起到干扰作用，致使2种采动效 位移m 应相互作用，相互叠加和相互干扰，使得变形量 6 4 增大，移动范围增大，再加上边坡体一侧为非平 53 面，将导致地下采动域内的移动性态产生变化. 凝灰岩 这种变化主要是叠加作用的结果. 矿山岩体工程开挖后，岩体内的应力状态 绿色页岩 与力学效应的变化相关，因此，在地下和露天共 油功洛 447采区 同开采影响下，边坡岩体内部的现时应力状态 取决开挖方式和开挖步骤，即不同的开挖方式 图3447采区与边坡位置分布关系及移动曲线图 (地下或露天开挖)对边坡岩体内部的应力分布孙 世 国等 复合采 动 下 边 坡 岩 体滑 移 规 律 及 其 数 值 分析 采 区 顶 板 中的部分 单元 体 的应 力矢 量 方 向变 化 较 大 ， 原来 指 向下 山一 侧 承 载 区 的矢量 ， 因 露 天 采动 效 应 增 大而 使 矢 量 转 向 因此 ，应 力场 叠 加 作 用 结 果表 现 何种 采动 属性 取 决于 各 自采动 效 应 的大 小 及 空 间位 置 关 系 ， 这 也 与 实 际 移 动 结 果 相 一 致 另外 露 天 开 挖 量 增 大对 地 下 采 区 上 覆 岩 体 而 言 ， 因 地 下 采 区 上 覆 岩体 在 走 向主 断 面 两 侧 作用 力不 均衡 ， 产 生 了滑 移 力 ，从而 加 大 了边 坡 的变形 值 、 变形 深 度与破 坏过 程 其结果 将 更 多地 表 现 出某 些 露 天采 动 特 性 ， 反 之 则表 现 出某些地下 采 动特性 因此 ， 在地下 与露天 复 合 开 采影 响 下 ， 边坡 岩 体变形 与破 坏 属 性取 决 于 种 开 采 方 法 中各 自采 动 效应 的大 小 ， 叠 加 后 更 多地表 现 出影 响较 大 的 开 采方 法 的属 性 变形 实例 分 析 抚顺 矿 务局 胜 利矿 采 区 与西 露天 矿 边 坡位 置 分布关 系如 图 所 示 采 区 于 年 月至 年 月开 采 ， 它位 于 一 ， 一 之 间 ， 采 厚 ， 标 高 一 ， 一 为走 向长 壁 水 砂 废 页 岩 充填 与 此 同 时 ， 剖 面 从 段 卜 水 平 至 境 界 线 水平 之 间 ， 从 年 至 年 该 区 段 边 坡 角 由 。 增 大 到 根 据 抚 顺 矿 区 西 部 煤 田 的 岩 体 移 动 参 数 ， 经 验 算 得 知 ， 由 采 区 本 身 开 采 所产 生 的移动 与变形 范 围属 非充 分 采动‘ ， 但 由 工该地 区 的 老 采 区 密 集 ， 一 方 面 上 覆 岩 体将 受 到 重 复破 坏 ， 属 于 重 复采 动 特 征 ， 另 一 方 面 ， 因 采 区 影 响 域 中 的 」 部 分 相 互 重 叠 ， 所 以 ， 采 区 的 开 挖 效 应 将 活 化 相 邻 采 区 的 平 衡 体 系 这 些 采 区 与 采 区 的叠 加 效 应 共 同作用 在 边 坡 体 上 ，在 采 区 的 采动 影 响 下 ，沿 走 向 区 域 发 生 次 较 大 的破 坏 性 滑 坡 ， 随后 采 取 了抗 滑 桩 等 工 程 措 施 ， 才避 免一 些 更 大 的滑 坡 面 具 体 分 析 一 下 岩 体 的 动 态变 化 过 程 图 中的移 动 曲线 是 根 据 年 月 至 年 月观 测 资料 绘 制 的 测 线 位 于 采 区 下 山 方 向 ， 移 动 曲线 仅 表 示 出 半 盆 地 长 的变 形 特 征 最 大 下 沉 点 为对 应 的 号 点 ， 由于 它 受 ， 断层 带 的 影 响 ， 出现一 塌 陷漏 斗 这 主 要 是 断 层 带 的存 在 ， 使 岩 体 变 形 出现 了 非 连 续 性 ， 位 于 断层 带边 缘 出现拉裂 缝 ， 造 成 断层 带 另一 侧 北 侧 岩体 出现塌 陷现象 ， 因而其 下 沉值 明显 增 大 同 时 ， 的存 在 也 对 变 形 范 围起 到 加 宽效 应 ， 即 增 大地 面 变形 范 围 另一 个 移 动特 点 是 最 大水 平 位 移 点 为 号 点 如 果 按 抚 顺 矿 区 单 一 地 下 开 采 影 响传播 角 来 考 虑 地 面 最 大 水 卜 位 移 点 ， 那 么 最 大 水 平 位 移 位 置 应 在 号 点 附 近 ，两 者 不 重 合 ， 说 明地 下 一 与露 天 同 期 采 动 效 应 下 边 坡体 的变 形 是 两 者 复 合 作用 的反 映 应 该 说 ，在矿 山开 采过 程 中 ， 每 · 次或 每 一 步开 挖 ，岩 体 工 程 系统 的结构和 荷载 都要 产 生 变化 ， 表 现 在 系统几何 形 状 的改变和 内部应 力状态 的演 变 过 程 ， 但 这种 转化 要 经 过 一 定 的 能量积 累 才 能 实现 该 现象表 现在 开 采 过程 中 ， 可 解 释 为 不 是 每一 次或 每 一 步开 挖 立 即 引起 岩 体 的剧 烈 变形 或 破 坏 ， 而 是 要 经 过 一 定 开 挖 量 的 累 积 或其 他 平 衡 条件被破 坏 ，才 能 实现 能量 的转 换过 程 采 动 效应 引起 的滑 坡 就 是 这 种 能量转 换 过 程 的 具 体 体 现 交拼… 图 采 区 与边坡位 分 布 关 系 及 移 动 曲线 图 结论 在 地 下 与露天 同 期采动 影 响下 ， 边 坡 岩 体 内的应 力场 变 化 取 决 于 种 采矿 方 法 的开 挖 量 和 原 始 坡 角 大 小 当边坡 角 较 小 时 ，地 下 开 挖 对 边 坡 岩 体 的 破 坏 作 用 不 会 十 分 显 著 ， 地 面 变 形 主 要 是 以地 下 开 采 变 形 特 征 为 主 而 当边 坡 角 较 大 时 ， 种 采 矿 方 法 的 同 期 开 采 ， 露 天 开 采对 地 下 采动 影 响域 中 尚未 平 衡 的应 力 场 起 到干 扰 作 用 ， 反 过 来地 下 开 采 对 尚未 平 衡 的边 坡 岩 体 应 力场 也 同样起 到 干 扰 作用 ， 致 使 种采 动 效 应 相互 作用 ， 相 互 叠 加 和 相 互 干 扰 ， 使得 变形 量 增 大 ， 移 动 范 围增 大 ， 再 加 上 边 坡 体 一 侧 为 非 平 面 ，将 导 致 地 下 采 动 域 内的 移 动 性 态 产 生 变 化 这 种 变 化 主 要 是 叠 加 作 用 的 结 果 矿 山岩 体 工 程 开 挖 后 ， 岩 体 内的应 力 状 态 与 力 学 效应 的变化 相 关 ， 因此 ， 在 地 下 和 露 天 共 同 开 采影 响下 ， 边坡 岩 体 内部 的现 时应 力状 态 取 决 开 挖 方 式 和 开 挖 步 骤 ， 即 不 同 的开 挖 方 式 地 下 或 露 天 开 挖 对 边 坡岩 体 内部 的应 力分 布