工程地质学报  2018, Vol. 26 Issue (1): 145-156   (11139KB)    
金属矿开采节理演化诱发覆岩变形失稳机制研究
马凤山①②, 丁阔①②, 赵海军①②, 郭捷①②, 卢蓉①②    
① 中国科学院地质与地球物理研究所, 中国科学院页岩气与地质工程重点实验室 北京 100029;
② 中国科学院地球科学研究院 北京 100029
摘要:金属矿开采诱发覆岩变形是一个复杂的力学问题,在工程活动的扰动下,采空区围岩的原始应力状态将被打破,引起覆岩的应力重分布,从而达到新的应力平衡状态。当覆岩中存在一些软弱结构面时,这些软弱结构面将不断地发展、演化,并可能出现贯通,其对覆岩的变形和破坏具有明显的影响。针对节理条件这一变量,采用Udec二维离散元模型,分析了双岩桥模型和四岩桥模型中各岩桥破裂特征及机制,并对比了两组模型中顶板应力释放规律及特点。采用3组对比模型实验,分析了0°/90°,45°/45°,20°/70°节理条件下岩移特点及变形机制。基于数值模型,对镜儿泉矿区实际节理条件下的地表变形特征和沉陷范围进行了研究,模型结果与地表变形GPS监测结果具有很好的一致性。
关键词金属矿山    节理化岩体    覆岩变形    失稳机制    实例验证    
FAILURE MECHANISM OF OVERLYING ROCK DEFORMATION INDUCED BY JOINTS DEVELOPMENT IN METAL MINE
MA Fengshan①②, DING Kuo①②, ZHAO Haijun①②, GUO Jie①②, LU Rong①②    
① Key Laboratory of Shale Gas and Geoengineering, Institute of Geology and Geophysics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100029;
② Institutions of Earth Science, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100029
Abstract: The overlying rock mass deformation induced by mining is complex mechanical issue in metal mine because of its complicated conditions. Mining operations could change original stresses distribution of surrounding rock, that lead to stresses redistribution of overlying rock then reach a new balance. Structural planes have some influence on overlying rock deformation and failure when they developed and connected. for this situation, we built a 2-dimension discrete element method model utilized in Udec, and analyzed break characteristics and mechanisms of 2-rock-bridge and 4-rock-bridge. We also conducted some comparative studies of stress relief regulation in roof rock. We chose three experimental groups, which joint conditions are 0°/90°, 45°/45°, 20°/70°respectively, to analyze deformation mechanism of rock mass movement. by numerical simulation experiment, we demonstrated the ground movement characteristic and subsidence region. the experimental results have consistency with monitoring data of surface subsidence by GPS.
Key words: Metal mine    Jointed rock mass    Overlying rock deformation    Failure mechanism    Example verification    

0 引言

地下工程所引起的岩体失稳破坏,通常是由于应力重分配所引起的,应力重分配使得岩体内部出现局部的应力集中现象,岩体中的结构面也在变化的应力场中逐步发展和演化,其可能出现贯通并产生宏观破裂,并最终引起滑移。

结构面是在岩体漫长的地质构造运动中所形成的,而节理裂隙则是岩体中最为常见的结构面,它使得岩体具有强烈的非均质性(高峰等,2004)。实际开采过程中覆岩的破坏失稳方式受岩体内部结构面的分布特征和弱面强度影响十分强烈。从工程力学的角度来说,节理、裂隙等弱面的存在,极大地增强了岩石力学参数的各向异性,并降低了其岩石力学强度(张强勇等,1999)。因此,通过研究节理裂隙发展、演化和贯通的过程,对进一步分析岩体的力学效应具有重要的意义。

以往的研究,无论在理论分析、物理实验还是数值模型中,都对岩石裂纹扩展问题进行了探讨,取得了丰富的成果(Kranz,1979Batzle,1980Segall et al., 1980Nemat et al., 1982Horri et al., 1985Ciccotti,2000)。通常情况下,裂纹拓展方向与其局部最大压应力方向相同,且在裂纹拓展的过程中,局部应力场因裂纹的演化发展而时刻发生变化。另一方面,边界的不连续性对裂纹长度的拓展和方向的转移起到了负面的作用。大量实验及模拟结果表明,裂纹会从一条节理面跳跃至另一条节理面,从而形成阶梯状的连接。

在斜坡变形破坏的研究中,完整坚硬的岩石破裂极为复杂,存在多种不同的机制。硬岩斜坡的渐进性破坏,易沿着某一贯通的主要地质结构面发生滑移,如规模比较大的断层和节理裂隙。前人从数学方式和数值模拟的方式,对斜坡破坏的发展演化机制进行了深入研究(Lajtai,1969张倬元等,1981朱维申等,1998Kulatilake et al., 2001Gehle et al., 2003程谦恭等,2004黎立云等,2005刘远明等,2006Prudencio et al., 2007Park et al., 2009秦四清等,2010)。指出岩质斜坡滑面由结构面和岩桥组成,岩桥起主要抗剪作用,并根据极限平衡的方法,详细分析了不同节理条件下岩石边坡的变形与失稳特征,包括沿节理剪切破坏岩桥的拉伸破坏,其考虑了节理的连续性、黏聚力和内摩擦角,以及步径的不连续角等因素。这些认识为二维岩体破裂贯通问题的静态应力分析提供了有效的方法。

鉴于金属矿山工程地质条件的复杂性,本文针对节理条件这一变量,采用Udec二维离散元模型,研究了开采过程中节理间岩桥应力集中及最终破裂特征,以及不同节理倾角条件下覆岩破坏机制与地表变形特点,并结合新疆哈密镜儿泉铜镍矿区的工程地质条件和地表变形监测数据,分析了矿区实际节理条件下覆岩的变形破坏规律。

1 模型分析

工程地质数值模拟对于分析复杂的变形破坏机制具有重要的意义。虽然通过工程地质定性分析可以揭示工程岩土体的许多机制问题,但是对于一些特殊而又复杂的问题却比较困难。而数值模拟手段不受到复杂环境的影响,针对每个变量可以逐个进行分析,可以模拟岩体的各向异性特征和复杂的外围边界条件,从而实现对复杂的工程地质问题从定性甚至定量的角度进行分析。

针对金属矿采用崩落法开采所产生的节理贯通问题,采用Udec二维离散元模型进行分析。模型设置宽1 500 m,高800 m,矿体位于地表以下200 m,其中矿体宽100 m,高200 m。假设岩体中潜在破裂面由多个非共面断续节理所组成,其中每个节理长50 m,倾角为45°,模型各参数示于表 1

表 1 概念模型参数 Table 1 The parameters of conceptual model

本概念模型主要分析开采过程中节理间岩桥应力集中及最终破裂特征。模型按不同岩桥数量分两种情况进行分析,其中对于开采过程中每组节理间岩桥的剪应力进行了监测,以掌握其岩桥发展过程,并对节理与地表相接触区域的地表位移进行了监测。

1.1 双岩桥模型

图 1所示,该模型潜在破裂面由3条节理组成,每条节理长50 m,倾角45°,其中3条节理之间的岩桥为潜在破裂区域。

图 1 双岩桥概念模型示意图(单位:m) Fig. 1 Sketch map of 2-rock-bridge conceptual model(m)

图 2可知,随着开采的进行,两个岩桥的剪应力缓慢增加,同时地表位移出现小幅下降,沉降值较小,约为2~3 mm。破裂首先发生于远离开采区域的岩桥2,岩桥2剪应力达到3.8 MPa后迅速降低,岩桥2的破坏受地表不均匀沉降的影响。岩桥在剪切中失效,最初观察到梯形压裂的形成与主应力的方向平行,随后这些裂缝的聚结形成剪切破坏面。在岩桥2破坏的同时,地表出现了约为50 mm的竖直沉降,由此可知地表沉降同岩桥的破裂具有直接的关联性。

图 2 监测点剪应力及地表位移变化曲线 Fig. 2 Curves of shear stress and ground displacement of monitoring points

岩桥2发生破裂后,覆岩立即出现了应力重分配,岩桥1应力增长随后出现破裂,体现为岩桥1剪应力由4 MPa迅速降低至-1.2 MPa。当岩桥1和岩桥2均出现破裂后,围岩应力重分配并导致一段时间内应力的相对稳定,随后地表竖直位移出现了明显的下降,地表沉降值达到200 mm,表明沿着岩桥1和岩桥2出现贯通性裂隙,覆岩沿着该裂隙产生滑移。

1.2 四岩桥模型

图 3所示,该模型潜在破裂面由5条节理组成,每条节理长30 m,倾角45°,其中5条节理之间的岩桥为潜在破裂区域。

图 3 四岩桥概念模型示意图(单位:m) Fig. 3 Sketch map of 4-rock-bridge conceptual model(m)

图 4可以看出,开采开始后,岩桥2和岩桥3为剪应力集中区域,岩桥2和岩桥3剪应力为正值;随着开采的进行,岩桥1和岩桥4剪应力为负值,距离开采区域最近的1号岩桥剪应力逐渐增大,由-3MPs迅速增长至4 MPa;随后应力集中区域的岩桥2首先发生破裂,岩桥2破裂后应力重分布,靠近开采区域的岩桥1应力迅速增大并随后发生破裂,岩桥1发生破裂是剪应力达到8 MPa。

图 4 监测点剪应力及地表位移变化曲线 Fig. 4 Curves of shear stress and ground displacement of monitoring points

岩桥1破裂后地表出现快速下沉且应力再次重分布,地表下沉量约为50 MPa。由于地表的差异沉降,靠近地表的岩桥4出现剪应力快速上升,由-5 MPa上升至5 MPa。当地表差异沉降达到30 mm时覆岩上部的岩桥3和岩桥4先后发生破碎,其破裂时剪应力均为5 MPa。由此可见,靠近地表的岩桥发生破裂同地表不均匀沉降有明显的相关性,最终上部岩体中岩桥全部破裂并发生贯通。

图 5可知,岩桥数量同采空区顶板应力有直接的关系,两组岩桥开采区域顶板最大应力值约为14 MPa,而4组岩桥则对应了较小的应力值,其最大应力值为10 MPa。在应力释放方面,4组岩桥开采区域顶板应力释放缓慢,应力缓慢释放直至破坏,而两组岩桥在卸荷过程中则产生了快速的应力释放,顶板围岩竖直应力由10 MPa迅速降低至2 MPa,同时不同的卸荷方式对应了不同的顶板破坏方式,两组岩桥其较快的应力释放增大了顶板塌落的风险。

图 5 两种岩桥模型下顶板竖直应力变化曲线 Fig. 5 Curves of vertical stress of two types rock-bridge roof

2 不同节理倾角条件下覆岩变形失稳分析

在金属矿山开采的环境下,其所引起的地表沉降问题十分复杂,是一个由多个因素共同影响和控制的结果,包括地质结构、岩体强度、原岩应力和开采深度等。下面仍采用Udec二维离散元模型,针对节理条件这一变量,分析不同节理倾角条件下覆岩破坏机制及地表变形特点。如图 6所示,考虑边界效应的影响,模型宽1 600 m,高950 m,中间区域为密集节理区域,该区域宽700 m,高600 m,矿体位于地表以下200 m,倾角设置为45°,其中矿体水平厚度为100 m,水平投影宽度500 m,垂直高度300 m。在该尺寸下边界效应对模型计算的影响可以忽略不计。

图 6 数值模型示意图(单位:m) Fig. 6 Sketch map of numerical simulation model(m)

模型各参数仍采用表 1中的数值,模型的两侧边界面约束水平位移,底边界面约束垂直位移,纵向约束水平位移,模型上边界为自由表面。

本次研究是通过模型的建立,模拟采空区形成过程中(下向不充填)不同节理条件下,覆岩应力场和位移场的动态变化过程,并在此基础上,对覆岩变形破坏机制和地面变形沉陷特点进行分析。基于以上目的,共考虑3组节理条件,倾角分别为0°/90°,45°/45°,20°/70°(图 7)。这3组节理均相互垂直,主要研究节理角度的变化对覆岩破坏及地表变形的影响。

图 7 节理条件示意图 Fig. 7 Sketch map of joints

2.1 位移矢量特征

为直观表征大规模开采引发岩体移动的位移矢量场特征,图 8图 10给出了矿体开采后覆岩位移矢量图。由图可知,采空区形成后,岩体位移总体上是指向采空区,且越接近采空区其位移越大。模型1中矿体开采后,覆岩出现了明显的竖直位移,方向指向采空区,地表沉降范围集中于矿体地表垂直投影处,沉降中心指向上山方向,并形成沉降盆地。在此节理条件下,最大位移区域已贯通至地表,采空区上覆围岩极易发生破裂并形成筒式破坏,尤其在崩落法开采条件下,随采空区体积增大,岩体松动、冒落范围随之扩大,冒落程度增高到一定限度时空区发生完全坍塌充填,此时在地表反映为塌陷发生最大位移。

当节理角度为45°/45°(模型2)时,覆岩破坏区域发生明显偏转,主要变形及沉降区域垂直于矿体,变形方向指向下山方向,最大位移值集中于采空区顶板附近,向地表方向位移逐渐减小,不易于发生贯通式破坏,不过其对上盘地表影响大,影响范围广,且随着开采活动的进行其地表变形将继续发展。

当节理角度为20°/70°(模型3)时,其覆岩失稳范围为采空区右侧斜上方,最大位移值集中于采空区附近,向地表位移逐步减小,不易出现贯通式破坏,且沉降范围较小。在岩移影响边界方面,矿体上盘地表向下山方向延伸,上山方向以主断裂为移动边界,矿体下盘地表基本不受岩移影响。相比前两组节理组合,在此节理条件下,最易于覆岩的稳定。

图 8 模型1竖直位移图 Fig. 8 Vertical displacement of model 1

图 9 模型2竖直位移图 Fig. 9 Vertical displacement of model 2

图 10 模型3竖直位移图 Fig. 10 Vertical displacement of model 3

2.2 覆岩破坏机制

应力场的变化与开挖活动息息相关,随着矿体被采出后,其将导致覆岩的应力场出现变化,打破了其原始的自然平衡状态。若围岩的强度较大,开采活动将使得围岩应力场平衡打破后处于新的应力平衡状态,在这种条件下采场也将保持稳定。而围岩强度较小时,在采动的影响下,围岩将出现局部的应力集中,从而致使围岩出现松动,在应力集中区域则易于出现失稳和破坏的现象。

图 11图 19为3个模型在开采条件下的覆岩变形失稳发展过程,其发展演化方向受到节理角度所影响。在开采的初始阶段,围岩应力场的自然平衡状态被打破,应力场出现重新分配。对应于图中第一阶段的开采工作进行后,其最大主应力应力场发生变化,采空区周围应力出现明显的应力集中,并在巷道顶底板形成了拉张应力和挤压应力的集中,在工程实际中该区域为顶板冒落失稳的易发区域。

图 11 模型1主应力图(阶段1) Fig. 11 Principal stress of model 1(stage 1)

图 12 模型1主应力图(阶段2) Fig. 12 Principal stress of model 1(stage 2)

图 13 模型1主应力图(阶段3) Fig. 13 Principal stress of model 1(stage 3)

图 14 模型2主应力图(阶段1) Fig. 14 Principal stress of model 2(stage 1)

图 15 模型2主应力图(阶段2) Fig. 15 Principal stress of model 2(stage 2)

图 16 模型2主应力图(阶段3) Fig. 16 Principal stress of model 2(stage 3)

图 17 模型3主应力图(阶段1) Fig. 17 Principal stress of model 3(stage 1)

图 18 模型3主应力图(阶段2) Fig. 18 Principal stress of model 3(stage 2)

图 19 模型3主应力图(阶段3) Fig. 19 Principal stress of model 3(stage 3)

矿体被采出而得不到及时充填的情况下,采空区的体积随之扩大,导致空区岩体临空面积增大,这不仅为空区围岩发生移动、变形提供了空间上的便利,而且为长期的移动、变形提供了时间条件。空区围岩体向空区发生移动、变形,在空区直接顶底部位出现坍塌和冒落区,这种移动和变形自空区边界开始逐渐向外围方向扩展。

随着岩体这种势能不断向动能、塑性变形做功、以及结构面摩擦做功消耗,坍塌冒落区外围岩体的变形程度逐步减弱,并形成裂隙带。这种岩移矢量传递至地表时即产生地表沉降,在地表斜上方矿体投影区形成地表的沉降中心。在沉降中心两侧边缘地带,受到中心沉降的影响,边缘拉张应力增强,即在数值计算模型中出现最小主压应力为正值,形成地表拉伸破裂区,在矿区地表呈现为地裂缝的密集定向分布特征。模型1的地表拉伸破裂区位于采空区上部地表垂直投影处,模型2的地表拉升破裂区位于矿体地表投影下山方向,其地表变形区域延伸范围较大,模型3的地表拉升破裂区由两部分组成,开采过程前期地表变形主要受70°节理影响,集中于矿体地表投影上山方向处,为主要塌落冒顶区,开采过程中20°节理影响逐渐得到显现,于矿体下山方向出现第二变形中心,该区域为拉裂隙的密集分布区。

2.3 地表变形特征

地表变形破坏是开采活动在地表的动态反应。开采扰动下,采空区围岩将出现局部的应力集中从而造成破坏,这一过程在工程过程中将持续进行,并由采空区向地表逐步发展。由于地表的变形特征受到岩性、结构面、地应力等众多工程地质条件的影响,因此由于围岩破坏所引起的地表变形也具有强烈的非线性特征。

图 20为模型1的地表变形曲线,其沉降中心位于采空区地表投影上山方向,地表变形呈现尖底形态和非对称特点,上山方向位移变形较强烈,下山方向位移变形较为缓慢,而沉降区域边缘出现竖直位移的小幅上升,沉降区域外围受开采影响可忽略。图 21为模型2的地表变形曲线,其沉降中心位于采空区地表投影下山方向,地表变形也表现明显的不对称性,在沉降中心下山方向一侧地表出现轻微的下沉,而在沉降中心上山一侧则出现显著的地表上升,其主要受水平构造应力影响较大。图 22为模型3的地表变形曲线,其地表变形特征类似与模型1,呈现尖底形态与非对称特点,但其沉降中心位于采空区地表投影下山方向,沉降变形边缘出现竖直位移的小幅上升。

图 20 模型1地表位移沉降曲线 Fig. 20 Subsidence curve of model 1

图 21 模型2地表位移沉降曲线 Fig. 21 Subsidence curve of model 2

图 22 模型3地表位移沉降曲线 Fig. 22 Subsidence curve of model 3

3 实例分析

新疆哈密镜儿泉铜镍矿始建于2002年,2005年投入生产,矿区目前只有Ⅲ矿体达到可采条件,矿体平均厚度9 m。针对矿体厚度变化较大,结构复杂的特点,采用浅孔留矿法进行回采,目前已在1 090 m、1 047 m、1 005 m、965 m中段部分矿段进行开采,矿井生产能力在20×104t·a-1左右(图 23)。自2012年以来,镜儿泉矿区地表沉降明显,已在地表形成了系列裂缝,并对矿区内的构(建)筑物造成了重大危害。

图 23 镜儿泉矿区Ⅲ矿体开采纵投影图 Fig. 23 Projection of No.3 mine area of Jingerquan Mine

为了掌握矿区地表移动变形的特征和规律,2013年7月在采区地表建立了地表岩移观测站,沿矿体走向布设了8条监测线,共计101个监测点,采用GPS进行岩移观测工作,获得了该区域较全面、完整的地表移动观测数据(丁阔等,2016)。下面结合矿区的工程地质条件和地表变形监测数据,采用Udec二维离散元模型分析密集节理条件下覆岩的变形破坏规律。

镜儿泉矿区岩层与矿体基本呈陡倾,倾角60°左右,覆岩主要分布节理有3组,倾角及节理间距如表 2所示,岩石力学参数示于表 3。并根据覆岩及结构面等实际状况进行简化计算。

表 2 镜儿泉矿区节理数据 Table 2 Joints data of Jingerquan Mine

表 3 镜儿泉矿区岩石力学参数 Table 3 Rock mechanics parameters of Jingerquan Mine

图 24为位移矢量图,位移变化以竖直位移为主,其变形的影响区域远远大于矿体的采出区域,最大竖直位移区域主要集中于采空区上山方向,采空区上方竖直位移最大,方向指向采空区,且上覆围岩在多组节理的条件下极易发生顶板冒落。由于上覆围岩结构面条件的复杂性,其存在很多潜在的破坏面,最终易发展至地表形成贯通裂隙。竖直位移由沉降中心向周围逐渐减小,其变形范围基本处于矿体地表投影区域内。

图 24 位移矢量图 Fig. 24 Displacement vector

根据主应力集中图 25图 26可知,在开采的初始阶段,覆岩破坏集中于采空区顶板围岩,在开采作用下,其结构面逐步发生松动活化,从而一定程度上促进了岩体变形的幅度。随着进一步的开采,其矿体地表投影的上山方向首先发生应力集中,造成覆岩破坏的不平衡发展,而地表岩体移动、变形和破坏范围也有向外扩大的趋势,并且不同区域的破坏呈现两种不同的类型。其中,在地表岩移的压缩区,沿结构面发生剪切错断产生台阶状破坏,地表出现的大量台阶状陡坎绝大部分是沿着或者迁就小断层和一些弱结构面发生,这与自重应力场条件下的开采变形和沉降有关;而外区则以拉伸破坏为主,有叠加构造应力开挖卸荷所导致的沉降和拉伸破坏引起,拉张区沿着软弱结构面产生附加张应力,造成软弱结构面被错动并拉开。

图 25 主应力图(阶段1) Fig. 25 Principle stress(stage 1)

图 26 26主应力图(阶段2) Fig. 26 Principle stress(stage 2)

图 27为地表竖直位移图,其沉降曲线为单沉降中心的尖底型特征,最大竖直位移为4 m左右,其沉降范围超过500 m,沉降曲线为非对称形态,沉降区域边缘出现小幅位移上升。其上山方向位移变化较为强烈,对应于地表变形上山方向变形显著,出现明显的沉降特征,如台阶状陡坎,及拉裂隙拉张宽度较大延伸距离较远等。

图 27 地表竖直位移分布曲线 Fig. 27 Vertical displacement of ground

图 28为地表水平位移图,水平位移分量相对竖直位移较小,及地表岩体移动变形的竖直分量占优势。沉降中心处水平位移接近于零值,其左右两侧分别各有一个最大值和极大值。矿体上山方向同下山方向水平位移峰值接近相同,均为1.5 m左右,随距离沉降中心的距离增大,其水平位移逐渐减小,不过水平位移的延伸范围要显著大于竖直位移,除模型边界外水平位移均出现小幅变化,在沉降区域内水平位移变化较为显著。

图 28 地表水平位移分布曲线 Fig. 28 Horizontal displacement of ground

图 29是根据2013年7月~ 2016年7月地表岩移GPS监测数据绘制的竖直位移分布图,图 30图 29中AB剖面地表岩移监测结果与图 26模型计算结果的对比。可以看出两者具有很好的一致性,由此表明模型分析结果可以用来刻画地下开采引起的节理型覆岩变形失稳规律。

图 29 2013.7~2016.7年竖直位移分布图 Fig. 29 Vertical displacement of 7 years(2013.7-2016.7)

图 30 地表位移监测结果与模型结果对比 Fig. 30 Results comparison between ground movement monitoring and numerical model

4 结论

(1) 双岩桥模型中,随着矿体的采出地表变形将逐渐增大,而受到地表不均匀沉降的影响,使得靠近地表的岩桥首先出现应力集中而破坏,表明地表沉降变形同上部覆岩内岩桥的破坏具有相关性。随后由于上部覆岩内岩桥的破坏造成覆岩中其他未破坏岩桥发生应力集中,并逐步发生破坏。四岩桥模型中,覆岩中部岩桥首先出现应力集中形成破裂区域,一旦首个岩桥破坏后,应力重分配效应使靠近采空区的岩桥随后发生应力集中进而出现破坏,并伴随这大范围的地表变形。当地表出现大规模岩移后,上部覆岩岩桥出现应力集中并最终发生破裂。

(2) 覆岩中密布节理条件下,节理角度与覆岩破坏机制及地表移动规律具有相关联性。在节理角度为0°/90°条件下,覆岩易于沿着竖直节理发展至地表,随采空区体积增大,岩体松动并伴随冒落范围逐步扩大,当冒落范围扩大至地表时,冒落区易发生整体塌落并形成筒式破坏。当节理条件为45°/45°时,地表变形区域发生明显转移,地表沉降中心向下山方向发生偏移,最大位移值减小,但其影响范围将增大。当节理条件为20°/70°条件下,首先受70°节理影响,采空区上覆围岩偏上山方向出现应力集中,为主要塌落冒顶区,随后20°节理影响逐渐得到显现,于矿体下山方向出现第二变形中心,该区域为拉裂隙的密集分布区。

(3) 镜儿泉矿区受到3组节理的影响,覆岩破坏集中于采空区顶板围岩,在开采作用下,节理裂隙及软弱结构面等逐步发生松动活化,在一定程度上促进了覆岩变形。随着进一步的开采,造成覆岩破坏的不平衡发展,而地表岩体移动、变形和破坏范围也有逐渐扩大的趋势,并且不同区域的破坏呈现两种不同的类型。其中,在地表变形区域的内部为压缩区,易沿结构面发生剪切错并产生台阶状破坏,而外区以拉伸破坏为主。

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