采动斜坡覆岩垮落规律及变形破坏预测研究
谢辉1
王勇1
李黔辉1
蒋小维2
桂晶晶2
朱涛1
1.贵州大学 资源与环境工程学院,贵州 贵阳 550025;贵州省山地地质灾害防治工程技术研究中心,贵州 贵阳 5500252.贵州省山地地质灾害防治工程技术研究中心,贵州 贵阳 550025;喀斯特地质资源与环境教育部重点实验室(贵州大学),贵州 贵阳 550025
摘要：针对中国西南山区"上硬下软"结构斜坡在采动扰动下的灾变机制与跨尺度预测难题,以贵州发耳煤矿五盘区为研究对象,揭示覆岩垮落与斜坡变形的动态耦合机制,构建空天地协同的灾害全生命周期预测技术体系.基于 50106 采区 9 个总长 850 m的采空区,采用离散元数值模拟、差分干涉测量短基线集时序分析技术(SBAS-InSAR)和野外地质调查融合方法,建立高 727 m、宽 1 527 m的离散元模型,设置 15 个位移监测点模拟动态开挖过程;通过位移场分析、地表形变反演与野外验证,阐明了"覆岩垮落-裂隙扩展-地表滑移"链式响应规律.研究定量揭示了采动覆岩裂隙"形成-扩张-压实闭合"的周期性扩展机制,顶板最大沉降 3.03 m、地表水平位移峰值 1.64 m;SBAS-InSAR监测显示,地表最大年变形速率 44 mm/a的高风险区,与数值模拟预测的潜在滑动面(高程 950～980 m)空间重叠显著;建立包含自然演化、覆岩垮落、缓慢变形、累进变形及整体失稳的五阶段地质力学模型,其中覆岩垮落阶段裂隙带高度达 20.5 m,缓慢变形阶段出现 0.15 m反向位移,累进变形阶段位移梯度达 1.2 m/hm.结果表明:垮落带高度模拟值 18～22 m,与钻孔实测值误差<13%;斜坡呈现非对称位移场特征,地表水平位移梯度达到0.8 m/hm,是坡体内部的 4 倍;构建InSAR-无人机-数值模拟协同预警技术,划分高、中、低危险区,其中高危险区潜在滑动面失稳体积达 900 m3.研究阐明了"顶板离层-砌体梁断裂-坡体推挤"力学传导机制,通过协同技术实现从千米级采空区到厘米级地表变形的跨尺度灾害预警.
关键词：地质灾害采动斜坡覆岩垮落地表变形破坏跨尺度灾害预警多源技术
分类号：TD325+.4(矿山压力与支护)
论文发表日期：2025-11-20
在线出版日期：2025-11-25（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：12( 88-99 )
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