地下采礦設計的案例
地下采礦引起的地表沉降分析
1 引言
地下采礦引起的地表沉降和破壞是采礦工程設計和運行時必須考慮的一個問題, 而引起地表沉降的原因則是由于各種因素之間復雜的相互作用。Laubscher (2000年)開發了一種經驗方法來預測崩落作業造成的地表沉降。該方法基于MRMR分類系統, 它將預測的崩塌角與MRMR、開采深度和開采寬度聯系起來。
本公眾號過去的文章中，僅有三篇討論了地表沉降：
采礦引起地表沉降的影響因素
崩落采礦誘發地表沉降預測的經驗方法(Caving Angle)
地表沉降工程: 理論與實踐(By Syd S. Peng)
2 問題的提出
隨著礦山開采深度的不斷增加，采場采動壓力和地表塌陷問題日益突出，有些礦山的地表塌陷問題非常嚴重，幾十米深的地表陷坑隨時可能對地下開采和周圍的生態環境造成災難性破壞，從而增加了建設綠色礦山的阻力。另外，一些礦山已經由原來的露天開采逐漸轉為地下開采，這些礦山面臨著采動壓力和地表塌陷的雙重危險。當露天開采轉為地下開采時，露天開采的范圍部分或全部置于地下開采范圍的頂上，這將對地下開采形成潛在的危險。許多大型露天開采礦山在達到一定開采深度后,逐漸由露天開采轉向地下開采, 比如Chuquicamata礦和Palabora礦, 在這種情形下,地下開采活動會直接影響原露天采礦的邊坡穩定性, 一個典型的例子是Palabora礦, 在由露天開采專為地下崩落采礦法后, 于2005年在西面的邊坡發生了大規模的破壞, 如下圖所示. Chuquicamata礦于2020年開始轉入地下開采, 今后也可能面臨著同樣的狀況.
展開 [應急管理] 地下采礦工作人員的定位(GPS in Underground Mining)
2021年6月10日中午，山西省忻州市代縣聶營鎮大紅才鐵礦4號井發生突水事故，井下13人被困([應急管理] 發生突水事故, 13人被困)。截至目前為止，已經整整過去了72小時，雖然還在努力救援，但至今沒有找到被困人員的位置。
在<智利圣何塞(San Jose)銅金多金屬礦救援鉆探計劃>一文中曾經提到，當井下事故發生之后，對于暫時還存活下來的人來說，最悲慘的境況是所有出口被堵死，地面救援不知道井下人所處的位置，這給救援帶來了極大的困難。
近年來隨著通訊技術和4G/5G網絡的普及，井下GPS應用得到了快速發展，一些礦山已經開始運用GPS定位人員和設備在井下的活動, 但目前的通訊技術和設備還不能真正滿足礦井的需求。華為這類公司應該首要開發能適用于井下的，所有礦山企業能負擔得起的GPS技術，保證在任何環境條件下控制室能夠準確定位井下作業人員的位置。顯然，這對任何事故的救援都是有益的。
當井下發生突水，沖擊地壓，爆炸這類突發性事故時，避難硐室基本不起作用，因為根本沒有時間去避難硐室避難，因此目前被困的13人大概率下不能進入到避難硐室，生存的機會非常渺茫。
展開 【設計】一文了解油浸地下組合變壓器的設計！
隨著城市的規劃發展和城市電網改造的不斷深入，架空線被電纜替代進入了地下，各種高低壓配電設備置于地下，逐漸成為城網配電改造的一個新方向，可使城市街景市貌得到改善。
其中，地下式變壓器是地埋式產品中的一個重要組成部分。
地下式組合變壓器的設計制造成為系統供電質量及安全的關鍵。
地下式變壓器一般安裝在地溝的檢修孔以及小型地坑中。針對其特殊的運行環境，其密封防水，絕緣，防腐防銹及溫升控制問題是產品設計的關鍵部分。設計產品的性能一般按國內配電變壓器的最先進水平要求，設計成S15 型非晶合金鐵心變壓器，S11、S13 型節能環保型變壓器。在負荷變化大的場合，可將有載調容調壓變壓器用于地下，更加節能。
隨著電網的協調發展，科技和信息化、自動化、互動化水平的提高，實現電網智能化是電網發展的關鍵一步，變電設備實現智能控制勢在必行。
本文作者根據多年設計其產品的經驗撰文，供大家參考。
展開 露天頂柱(Surface Crown Pillar)的形式及其厚度影響因素
在這種情況下，必須仔細設計頂柱厚度，因為隨著采礦的進行，頂柱的厚度在逐漸降低。
最典型的一個例子是Palabora礦, 在由露天開采轉為地下崩落采礦法后, 于2005年在西幫邊坡發生了大規模的滑坡, 如下圖所示。世界最大的銅礦Chuquicamata礦于2020年開始轉入地下開采, 今后也可能面臨著同樣的狀況。[丘基卡馬塔銅礦由露天開采轉入地下開采; Chuquicamata(丘基卡馬塔)露天礦巖石力學研究]
下圖所示的是位于加拿大魁北克省Normetal鋅礦的采礦模型，該礦由露天開采轉為地下開采，因此需要設計露天頂柱的厚度。
(3) 海底采礦的頂柱。嚴格地來說，海底采礦的頂柱不是露天的，因為頂柱上面覆蓋的是海水，在此勉強把它歸進來一起說。目前，三山島金礦和龍口煤礦已經進入海底開采，在此暫不考慮這種情況，我們只討論陸地上的采礦運作。
3 影響頂柱厚度的因素
確定頂柱的最佳厚度至關重要，一方面要盡最大可能回收礦石，另一方面還得確保采礦安全。[地下采礦引起的地表沉降分析]當設計頂柱厚度時，需要考慮下面幾個關鍵因素:
(1) 礦體的幾何形狀，包括傾角和寬度；
(2) 頂柱最有可能的破壞形式；
(3) 上盤和下盤巖石最有可能的破壞形式；
(4) 地表徑流和礦坑底部地下水的聚集情況，露天礦在開采過程中地下水會匯集到坑內；
(5) 頂柱上面的機械設備和堆載物，借用橋梁設計的術語，這屬于偶然載荷；
(6) 巖體強度，包括頂柱和圍巖的承載力;
(7) 地下水，巖石強度的變異性以及巖體不連續對頂柱穩定性產生的影響；
(8) 露天爆破對頂柱完整性的影響。
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地下連續墻的設計
四、地下連續墻設計構造
1. 墻身混凝土
地下連續墻混凝土設計強度等級不應低于C30，水下澆筑時混凝土強度等級按相關規范要求提高。墻體和槽段接頭應滿足防滲設計要求，地下連續墻混凝土抗滲等級不宜小于S6級。地下連續墻主筋保護層在基坑內側不宜小于50mm，基坑外側不宜小于70mm。
地下連續墻的混凝土澆筑面宜高出設計標高以上 300——500mm，鑿去浮漿層后的墻頂標高和墻體混凝土強度應滿足設計要求。
2. 鋼筋籠
地下連續墻鋼筋籠由縱向鋼筋、水平鋼筋、封口鋼筋和構造加強鋼筋構成。縱向鋼筋沿墻身均勻配置，且可按受力大小沿墻體深度分段配置。縱向鋼筋宜采用 HRB335 級或 HRB400級鋼筋，直徑不宜小于 16mm，鋼筋的凈距不宜小于 75mm, 當地下連續墻縱向鋼筋配筋量較大，鋼筋布置無法滿足凈距要求時，實際工程中常采用將相鄰兩根鋼筋合并綁扎的方法調整鋼筋凈距，以確保混凝土澆筑密實。 縱向鋼筋應盡量減少鋼筋接頭，并應有一半以上通長配置。水平鋼筋可采用 HPB235 級鋼筋，直徑不宜小于 12mm。封口鋼筋直徑同水平鋼筋，豎向間距同水平鋼筋或按水平鋼筋間距間隔設置。地下連續墻宜根據吊裝過程中鋼筋籠的整體穩定性和變形要求配置架立桁架等構造加強鋼筋。
鋼筋籠兩側的端部與接頭管（箱）或相鄰墻段混凝土接頭面之間應留有不大于 150mm的間隙，鋼筋下端 500mm 長度范圍內宜按 1：10 收成閉合狀，且鋼筋籠的下端與槽底之間宜留有不小于 500mm 的間隙。地下連續墻鋼筋籠封頭鋼筋形狀應與施工接頭相匹配。封口鋼筋與水平鋼筋宜采用等強焊接。
單元槽段的鋼筋籠宜在加工平臺上裝配成一個整體，一次性整體沉放入槽。
展開 BIM在地下車庫設計中的案例賞析！
同時，也為建筑業的發展帶來巨大的效益，使設計乃至整個工程的質量和效率顯著提高，成本降低。
BIM技術應用于車庫設計，提高Revit 的使用效率，使其能夠優于二維制圖軟件，有效提高地下車庫的設計水平，完善對地下車庫空間的精確把控。
一、案例分析
地下車庫層高3400的可行性分析。在保證車庫凈高2200的情況下，設備所需高度一定（600），假設3400層高可行，則需設置梁高為600。柱網采用大小跨形式，以達到減小局部梁高的目的。景觀覆土深度1500，頂板荷載較大，經結構計算，梁高采用大跨800，小跨600，地庫頂板需做加腋處理，保證結構安全。風管沿小跨布置，考慮風管、支吊架及噴淋所需600凈空后，可滿足規范凈高要求。
二、BIM視角下的地下車庫層高3400
碧桂園時代城潤園項目利用BIM技術，對各專業構件及管線信息整合后，在3400層高下對管線進行綜合排布。并對過程中發現的問題，提交BIM問題報告。
BIM過程中發現的典型凈高問題及解決方案
1）考慮凈高、卷簾門、樓板加腋等因素，各專業管線布置在梁高較低區域，導致部分區域管線過于密集，需分兩層布置。
2）部分區域管線無法通過繞行優化凈高，經BIM管線綜合后，管線需分兩層布置。
出現的問題：此處一側為疏散樓梯間，一側為卷簾門，卷簾箱上部空間較小，且有樓板加腋，管線無法穿梁。管線上方梁高700，層高3400，梁下凈高只有2700，滿足車位2200凈高情況下，500空間不足以排布雙層管線。
三、結語
地下車庫層高優化可有效節約建設成本，同時應結合各專業需求，進行合理優化，保證車庫內規范凈高要求。本項目在實際操作過程中，設計階段各專業的緊密配合，尤其暖通與建筑結構專業的配合，合理的柱網及排煙方案設計，使地下車庫3400層高控制具有可操作性。
展開 地下車庫給排水優化設計，水電人必看！
隨著客戶對于車庫經濟性、車庫品質等方面要求的不斷提高，車庫給排水設計面臨的挑戰越來越多，也存在諸多可優化項，以下結合安全、經濟、實用等方面考慮，從消防泵房及水池、車庫消火栓系統、車庫氣體滅火系統、車庫集水坑等方面 提出若干設計優化措施，與諸位同行探討。
一、消防泵房、水池設計優化
《消防給水及消火栓系統技術規范》GB50974-2014及《建筑設計防火規范》GB50016-2014的實施，對于消防泵房、水池的設置有諸多明確要求。《消水規》第5.5.12條及《建規》第8.1.6條有如下要求：“附設在建筑內的消防水泵房，不應設置在地下三層及以下或室內地面與室外出入口地坪高差大于10m的地下樓層”。
對于多層地下車庫，消防泵房只能設置在地下一層或地下二層且與室外地坪高差不應超過10m。如消防泵房借用樓座疏散樓梯作為安全出口時，應復核樓座樓梯連通的地下室層數，亦不能超過兩層。
當市政供水管網無法滿足建筑或小區室外消防用水需求時（如：雙路供水、接口管徑不足等），消防水池需要同時儲存室外消防用水，此時面臨的限制將更多。《消水規》第4.3.7條“儲存室外消防用水的消防水池或供消防車取水的消防水池，應符合下列規定：消防水池應設置取水口(井)，且吸水高度不應大于6.0m；取水口（井）與建筑物（水泵房除外）的距離不宜小于15m”。
此時，消防水池最低水位與室外地坪高差應按不超過5m設計（另有消防車接口高度1m），則只能設置在地下一層。
展開 CSC ESR-GSR v4.0 地下和高架水箱的結構分析設計軟件
Schlumberger Virtual Materials Group VMGSim v10.0 build 04.2018 1DVD穩態流程模擬仿真軟件
CSC ESR-GSR v4.0 地下和高架水箱的結構分析設計軟件
CSC ESR-GSR是地下和陶瓷儲層領域的技術和工程軟件的名稱。該軟件的主要應用是設計和分析。一種獨特的軟件，
用于分析，設計和獲取地下和陶瓷水庫的細節。它在非常好的軟件環境中廣泛應用于設計，建模，分析和評估細節
。使用此軟件，您將能夠使用此軟件的功能正確完成計算。
此外，CSC ESR-GSR軟件用于流體動力學和連續分析以及自動分析風荷載和地震事件。所有將導致工程系統設計和仿
真的分析都可以通過電子郵件發送到CAD格式并用于CAD軟件。在此軟件中使用非常有用的工具可以讓您更輕松地分
析所有分析，并且您可以很快完成任務。
Schlumberger Virtual Materials Group 10.0 build 04.2018穩態過程模擬器
SatHunter v2.5.0.62 衛星天線方向計算軟件
SatHunter是天文地理頻道下深受用戶喜愛的軟件。SatHunter包含衛星衛星天線。不需要設備或衛星電視。
SatHunter是計算一個衛星天線方向的程序。它包含所有用于調整衛星天線到選定的衛星必要的信息。
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