Antecedentes e importancia de la investigación

China es rica en recursos minerales y tiene una larga historia minera. Después de la extracción de recursos minerales subterráneos, quedan una gran cantidad de zonas boscosas. Especialmente desde la década de 1980, el orden minero de mi país ha sido caótico y la minería ilegal, no planificada e indiscriminada se ha vuelto grave. Se han dejado una gran cantidad de tonterías desconocidas en torno a algunas minas estatales, lo que ha provocado el deterioro de las condiciones mineras y ha afectado gravemente. producción y seguridad minera. Según el tiempo de extracción de los minerales, las áreas de extracción de minerales se pueden dividir en áreas de extracción antiguas, áreas de extracción actuales y áreas de extracción futuras. Después de extraer el yacimiento, se produce colapso, trituración, estratificación, flexión y deformación de abajo hacia arriba, formando una cuenca de hundimiento dentro de un cierto rango de la superficie de la tierra. Según los diferentes grados de daño, los estratos rocosos superpuestos en el goaf se pueden dividir a grandes rasgos en "tres zonas" de abajo hacia arriba: zona de derrumbe, zona de fisuras por las que se conduce el agua y zona de flexión. Hay dos tipos de hundimiento y movimiento horizontal de la superficie del suelo sobre la goaf, y las tres deformaciones son la deformación de inclinación, la deformación de flexión y la deformación horizontal. El movimiento de superficie en la minería subterránea se puede dividir en tres etapas: etapa inicial, etapa activa y etapa de declive [1]. El movimiento del viejo goaf debe considerar principalmente el movimiento de la superficie después de la retirada, que incluye principalmente dos partes: ① El impacto del goaf en la superficie aún no ha terminado (2) La extracción del macizo rocoso de la fisura y las capas de roca suprayacentes; la roca suprayacente El proceso de compactación y deformación gradual bajo la acción de la gravedad. Esta deformación se ve afectada por las condiciones ambientales geológicas de los estratos suprayacentes, como el ablandamiento y la erosión de las aguas subterráneas y la influencia de cargas externas, lo que reduce la resistencia del carbón y del macizo rocoso, conduce a inestabilidad estructural y provoca cambios continuos o discontinuos. deformación de la superficie. Este proceso de tiempo suele ser largo y da como resultado una serie de desastres geológicos ambientales, como el deslizamiento y la deformación de las laderas de las montañas. Incluso grandes áreas de toros colapsan. , y el área de hundimiento conducirá a la disminución y agotamiento de los niveles de agua subterránea, destrucción de tierras cultivadas, deterioro del medio ambiente ecológico, deformación y daño de carreteras, colapso de casas, etc. , dejando grandes peligros ocultos para la construcción de ferrocarriles, carreteras y otros proyectos en zonas mineras o a través de zonas mineras.

El carbón es la energía básica y la materia prima importante de mi país. Siempre ha representado alrededor del 70% de la producción y el consumo de energía disponible y desempeña una importante posición estratégica en el desarrollo de la economía nacional. El "desarrollo diversificado y basado en el carbón" es la estrategia básica para resolver los problemas energéticos de China, pero la estructura energética primaria con el carbón como elemento principal no cambiará durante mucho tiempo en el futuro. El consumo de carbón de mi país aumentó de 18,43×108t en 2005 a 37,27×108t en 2006, con una tasa de crecimiento anual promedio de 12,45. La producción de carbón aumentó de 21,13×108t en 2005 a 35,20×108t en 2006, con una tasa de crecimiento anual compuesta de 8,88. Se espera que la demanda total de carbón de China siga creciendo durante el período del "Duodécimo Plan Quinquenal". Después de la extracción de carbón, los estratos rocosos suprayacentes se moverán y deformarán, y la resistencia del macizo rocoso también disminuirá. Bajo la acción de la carga de construcción o la carga dinámica del tren, incluso si no hay carga de construcción o carga dinámica del tren, el viejo goaf puede "activarse" nuevamente debido a otras razones geológicas, y el macizo rocoso derrumbado se compactará nuevamente, lo que resultará en Nueva generación en la superficie movimiento y deformación, incluso colapso, formando un pozo de colapso. La existencia de chivos representará amenazas potenciales para la seguridad de las construcciones de ingeniería y los edificios de superficie. Tiene las siguientes características: es difícil comprender las características de los chivos, su proceso de "activación" se ve afectado por una variedad de factores naturales y artificiales. y es difícil de observar directamente. La activación e inestabilidad de la zona vacía son repentinas y es difícil predecir con precisión el tiempo de colapso.

Con el desarrollo y utilización a gran escala de los recursos de carbón, si bien trae enormes beneficios económicos y sociales a la sociedad, también ha causado graves daños al entorno ecológico alrededor de las minas. Los desastres geológicos repentinos causados por el colapso repentino de los gofs han traído enormes pérdidas económicas y amenazas a la propiedad y la seguridad de la vida de las personas. El 28 de julio de 2011, debido a fuertes lluvias continuas, el suelo se derrumbó en el dormitorio del área minera de Hongshiyazui de la planta de preparación de mineral de hierro de Jinxin en el condado de Qianxi, provincia de Hebei, matando a seis personas. Alrededor de las 3 a. m. del 29 de agosto de 2007, se produjo un terremoto en la mina de carbón de Bianbula en la ciudad de Sunjiacha, condado de Shenmu, provincia de Shaanxi, y los aldeanos cercanos se despertaron de su sueño. A las 13:05 del 26 de febrero de 2005, la mina de hierro Lidu de Sanxin Industry and Trade Company, ciudad de Linzhou, municipio de Lidu, condado de Anyang, provincia de Henan, colapsó repentinamente en un área grande, formando un gran pozo de unos 100 m de largo y 50 m de ancho. y 6 m de profundidad en promedio. Después de la investigación, la cavidad subterránea en el área de hundimiento superficial quedó atrás después de la extracción de mineral de hierro en 1992. El colapso no tiene relación directa con las actividades actuales de extracción de mineral de hierro. En este repentino desastre geológico, 8 personas cayeron y 3 desaparecieron.

En la zona minera de Jincheng, el ferrocarril ha sido dañado y afectado por golpes de Estado desde el inicio de su funcionamiento. Debido a la inestabilidad de la propia vía y a la influencia de las cargas dinámicas del material rodante, la línea suele encontrarse en un estado inestable, lo que conlleva grandes peligros ocultos para el cinturón de seguridad de la conducción. En la mañana de abril de 1999, los inspectores de la línea Chengzhuang descubrieron que los tramos DK2 600 y DK2 800 se hundieron repentinamente aproximadamente 65438 metros. Hay muchas grietas en los campos a ambos lados de la línea, con un ancho máximo de unos 10 cm. Las dimensiones geométricas de la vía están gravemente deformadas y la desviación es grande. Gracias al descubrimiento oportuno y la pronta manipulación, se evitó que el tren descarrilara y volcara (Figura 1.1). Una gran cantidad de minas de plomo y zinc están distribuidas a ambos lados del tramo K309-K312 del ferrocarril Chengdu-Kunming ubicado en el condado de Ganluo, provincia de Sichuan, lo que genera múltiples errores y pone en peligro los requisitos de seguridad ferroviaria. El gobierno local garantizó la seguridad operativa del ferrocarril Chengdu-Kunming tomando medidas preventivas efectivas por adelantado. Con la continua explotación de los recursos minerales, cada vez hay más informes de deformaciones y daños en las vías que representan peligros ocultos para las operaciones de seguridad ferroviaria.

Figura 1.1 Colapso de trozos cerca de las vías férreas

Es más probable que los trozos a lo largo de las vías férreas causen deformación de la superficie y colapso de los trozos bajo la acción de las cargas dinámicas del tren, lo que afecta la estabilidad de la subrasante del ferrocarril. El sexo es un problema grave que debe solucionarse en las operaciones ferroviarias. En primer lugar, amenaza la seguridad del transporte ferroviario. Debido a la inestabilidad del propio goaf y a la influencia de la carga dinámica del material rodante, se siguen produciendo hundimientos en el goaf y las líneas se encuentran en un estado inestable, lo que conlleva grandes peligros ocultos para la seguridad de la conducción. En segundo lugar, afecta la eficiencia del transporte ferroviario. El colapso del goaf provocó inestabilidad en la línea, haciendo imposible que el tráfico viajara de acuerdo con los requisitos de tiempo y velocidad prescritos, y la eficiencia de la producción del transporte se vio gravemente afectada. También aumenta la dificultad y la carga de trabajo del mantenimiento de las líneas ferroviarias. Las líneas en el goaf son extremadamente inestables y la ocurrencia de hundimiento es incierta en el tiempo y el espacio. Los cambios en el estado geométrico de las líneas se vuelven complejos, difíciles de controlar y dominar, y requieren monitoreo y mantenimiento regulares. Por lo tanto, el problema de la estabilidad de los tejados en bloques se ha convertido cada vez más en un problema geológico desfavorable en la construcción de ferrocarriles. La vía del ferrocarril es un edificio ampliable. Si falla una sección, toda la línea se ve afectada. Si el paso subterráneo no se evalúa y refuerza, puede provocar asentamientos en la superficie, reducir la estabilidad de la calzada y aportar factores inseguros al tráfico. En el área de tracción de la superficie, la línea también sufre deformación por tracción; en el área de compresión de la superficie, la línea también se comprime y deforma, lo que producirá tensión de tracción o tensión de compresión dentro del riel. Cuando la tensión interna del riel es mayor que la tensión permitida, bajo la acción de la carga dinámica del tren, la línea ferroviaria se volverá inestable y provocará un accidente por descarrilamiento del tren [3, 4].

Goaf es un objeto especial de ingeniería geotécnica. En realidad, es la extensión, extensión y desarrollo del hundimiento minero. Es el vínculo entre el hundimiento minero y la mecánica geotécnica, la ingeniería civil, la geología minera, la ingeniería minera y el producto. de combinar el control de la ingeniería subterránea. Por lo tanto, analizar y estudiar los factores que influyen en la estabilidad del techo de la vieja cabilla no es sólo un requisito previo para la gestión de la seguridad de la cabilla y la base para formular medidas de control, sino que también tiene una importancia teórica y práctica importante para garantizar el funcionamiento seguro de la misma. ferrocarril dentro de su vida útil prevista.

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