露天转地下开采后采坑围岩变形行为及其发生机理

After open-pit mining to underground mining, deformation of surrounding rock of open pit should be studied in depth as mining engineering geology mechanics phenomena or problem. Base on long-term accumulated data and much macroscopic phenomenon of surface displacement of the open pit surrounding rock, convergence displacements of shaft and laneway surrounding rock and distance change between points that cross fault in Longshou mine in JCC, we will summarize and contrast the similarities and differences of deformation in the open pit surrounding rock before and after underground mining, and find out the law. Besides, we will reproduce those engineering geology mechanics phenomenon related to given conditions by physical modeling and numerical simulation method. For understanding the causes and mechanisms of those phenomenon, we will also study the relativity between deformation of structure plane, shaft and laneway surrounding rock and whole deformation of the open pit surrounding rock. It is an important innovation that we divide deformation of the openpit surrounding rock after underground mining into activation deformation and non-activated deformation, and try to find the two kinds of deformation components by displacement vector method. In terms of physical simulation, it can effectively avoid rebound appearance of surrounding rock while simulating open-pit mining with photo-elasticity soft material model method under the condition of self-body force and template without initial strain energy but being of function of remembering solidify pressure. And because it is convenient to generate structural plane in the model, it has obvious advantages on studying their mechanical effect.

露天转地下开采后采坑围岩的变形，作为矿山工程地质力学现象或问题，应作深入研究。项目以金川龙首矿为例，根据长期积累的采坑围岩表面位移、井巷收敛位移以及跨断层点距变化的观察数据和大量的宏观现象，总结和对比露天转地下开采前后采坑围岩变形异同，找出规律。在此基础上，借助于物理模拟和数值模拟方法，定性乃至定量地再现与给定条件相关的工程地质力学现象，并论证结构面、竖井、巷道的变形、变位与地下开采引起的采坑围岩整体变形的相关性，以认识这些现象发生的原因和机理。作为主要特色，本项研究将转入地下开采后的采坑围岩变形分为活化变形与非活化变形，并试图用矢量法找出分别属于两种性质变形的位移分量。在物理模拟方面，使用自重体积力作用下的光弹性软材料模型方法和无初始应变能并具有记忆固化压力功能的模板，可有效地避免露天开挖引起围岩发生全场回弹现象。而且，由于在模型中结构面生成方便，对研究它们的力学效应优势明显。

转地下开采后采坑围岩的变形，作为露天矿山工程地质现象或问题，成为近十几年来许多学者关注的重要课题。本项目以金川龙首矿为例，首先，根据长期积累的矿区地表位移监测数据和大量的宏观现象，总结和对比露天转地下开采前后采坑围岩变形异同，找出规律；在此基础上，借助于光弹性软材料物理模拟和数值模拟方法，定性乃至定量地再现与给定条件相关的工程地质力学现象，并得到露天转地下开采过程中采坑围岩的变形特征及其发生机理。通过研究得到如下结论：.（1）GPS监测结果表明，露天转地下开采已引起矿区地表大范围的岩体移动和变形。在采掘区周围，监测点平面位移矢量方向均指向采掘区。在露天矿坑上下盘各形成一个沉降区带，而在露天坑底则形成一个上升区。总体上，水平位移分量大于竖直位移分量。.（2）地下开采对露天采坑中部、东部南北边坡影响严重，中西部边坡受影响相对较小。露天南坡整体上受地下开采影响重于北坡，位移量值较大。.（3）通过物理模拟得到，露天开挖以及转地下开采后采坑围岩的位移矢量都指向采坑内，边坡的中上部为下沉区，边坡的下部以及采坑底部为上升区。转地下开采后，下沉区范围更大，且位移矢量方向由于地下采区的影响有一定程度的改变。因此，可以说，转地下开采后，采坑围岩的变形特征兼具了露天开挖和地下开采两种工程作用的特点。.（4）地下开采活动会使得边坡岩体原有的在露天开挖条件下产生的移动和变形活化，这种活化作用大于地下开采引起的下沉量时，就会造成露天采坑底部的挤压上升。.（5）断层的存在，破坏了岩体的连续性，也使岩体的柔度大大提高，大大降低了岩体的变形模量。处于边坡体拉张应力分布区，断层或其它弱面呈正断层方式错动，在挤压区的反倾缓倾断层或弱面，则以逆断层方式错动为特点。.（6）在与地表形成的移动盆地中心相对应的井下各分段位置，巷道的返修量明显大于其它地段。.（7）一般来说，位于露天边坡压缩区的陡倾顺倾断层更容易发生倾倒变形。