露井联采条件下黄土基底排土场变形演化规律

为了解决井采影响下黄土基底排土场边坡的治理问题,采用理论研究与现场课题相结合的方法,对露井联采条件下黄土基底排土场变形演化规律进行了研究与探讨.结合多个矿区开采历史,根据开采煤层赋存情况以及井工矿、露天矿矿坑与排土场的空间形态,将露井联采分为两种类型;通过对露井联采条件下黄土基底排土场边坡变形破坏机理的研究并结合现场实际总结了露井联采条件下黄土基底排土场边坡变形破坏的一般规律,为黄土基底排土场下井工开采可行性提供依据.     

露井联采下岩体变形规律

在研究露天开采浅部煤层时,为了研究深部煤层进行井工开采情况下岩体的变形规律,建立了露天与井工开采岩体移动模型,对露井联合开采条件下岩层变形、破坏过程进行理论描述并求解;应用数值模拟的方法研究露井联采条件下露天矿与井工矿相互影响时的岩层活动规律,同时考虑露天矿排土场大面积、高载荷、高强度排弃等特点,研究在井工开采影响下的变形特点等;并选取典型矿区,对露井联采条件下的岩层、矿坑边坡或排土场演化过程和变形发展趋势进行评价并对灾害进行预报;为排土场边坡、矿坑边坡稳定性分析与评价及露井联采条件下的开采寻找合理的方案,为预测和防治灾害发生提供理论依据。     

甘肃省舟曲县黑水沟铁矿土地复垦方案

长期以来,矿产资源开发留下了大量废弃地,未得到及时复垦利用,严重破坏了生态环境,为有效的保护耕地,矿区土地复垦已势在必行。黑水沟矿区在建设期进行的工业与民用建筑、生产、生活辅助设施、道路的修建,对建设区地表生态及原状地貌产生永久性的破坏,根据黑水沟铁矿的开采及加工方式,确定矿区土地复垦内容主要包括露天矿坑复垦、废渣场复垦,将露天矿坑复垦为林地,废渣场区复垦为草地。矿区复垦任务完成后,可恢复林地9.22hm2,草地1.2hm2,不但可以提高矿区植被覆盖率、提高林木的水土滋养能力和土壤的蓄水能力,而且可有效减少和防止水土流失,对改善生态环境起到根本性的作用。     

基于多轨道SBAS方法的露天矿高陡边坡形变监测

面向深凹露天矿形变监测,利用三组Sentinel-1数据对鞍钢集团大孤山铁矿进行小基线子集分析,研究了一种基于地形特征的坡向位移求解方法,将三组卫星视线(line of sight,LOS)方向形变转换为坡向位移.三组监测结果均与实测数据存在较高一致性,且与矿区降水量变化存在相关性.大孤山铁矿矿坑的形变区域主要集中在西北帮.研究表明:岩体结构、岩性与降水是影响露天矿坑边坡稳定性的主要因素.多轨道小基线子集法可作为常规监测手段来监测深凹露天矿潜在的形变,为防灾减灾、安全生产提供技术支持与依据.     

凹陷式开采石灰岩矿区地下水渗流数值模拟

露天凹陷式开采石灰岩矿区的疏干降水过程将形成降水漏斗,并改变区域地下水流场;定量刻画开采条件下的地下水渗流对矿区涌水量预测及相关环境地质问题防治有重要的实际意义。以广东某石灰岩矿区为例,采用地下水渗流数值模型模拟了矿坑开采速度分别为4、5、8 m/a条件下的地下水流场变化过程。模拟结果表明：在开采条件下,研究区地下水位不断降低,水位下降速率与开采速度之间呈正相关关系;开采形成的降落漏斗将延伸至矿区所在水文地质单元边缘,形成时间与速度成反比;区域范围内的地下水位年内动态与降雨季节变化一致,波动幅度随与矿坑距离增加而减小、随渗透系数降低而增加,但受开采速度影响不明显。开采初期,矿坑涌水量随开采深度和开采速度增加而增大;但当矿坑开采深度达40 m时,研究区浅层第四系孔隙水和溶洞裂隙水基本疏干,涌水量基本不再随开采深度增加,以4、5、8 m/a速度开采的矿区稳定涌水量分别为7 970、8 240、9 030 m³/d。该研究结果可为类似石灰岩矿区开采方案设计及周边地下水位动态监测提供参考。     

乔灌草生态模式在准格尔煤田植被恢复中研究

以内蒙古准格尔煤田排土场植物被恢复试验研究为例，阐述了解决露天矿排土场植被恢复方法和效果，通过大量的实地试验和观察分析筛选出了适宜于黄土高原地区，尤其是该区露天矿排土场区域植被的植和种类和配置方法，指出：将乔灌草生态结构模式与工程措施结合起来应用于矿区植被重建，可在较短的时间内达到矿区植被恢复的目的。     

马兰庄铁矿排土场生态重建试验

排土场生态重建是采矿迹地生态重建的重要组成部分.为了尽快恢复排土场植被,改善矿区生态环境,马兰庄铁矿采用工程复垦与生物复垦相结合的措施,初步建立了人工林生态系统.根据马兰庄铁矿排土场的生态破坏类型,采取排土场覆土生态重建的模式,对排土场进行分区治理,选取试验基地进行植被恢复与生态重建试验.根据所选植物的生长状况,筛选出刺槐、紫穗槐、油松、连翘、火炬树、胡枝子、沙棘等适宜于排土场立地条件的先锋植物和适宜树种.     

义煤北露天废弃矿坑综合利用探讨

本文通过对露天矿坑现状的分析,提出了露天矿开采完毕后矿坑的综合利用途径.对国内目前矿坑的综合利用具有一定的意义.     

冀东某露天矿坑边坡涌水规律

受特厚冲积层影响的露天矿坑涌水量大,严重影响矿山经济与矿山环境保护。通过野外调查分析了露天矿坑充水因素、水位动态及涌水量变化规律,解析了涌水量变化的自然及人为因素作用,为矿坑防治水工作提供依据。     

SAR与光学影像在煤矿信息解译中的应用

为充分挖掘矿区SAR影像丰富独特的空间信息,以SAR和SPOT5影像为数据源,基于目标成像知识理论,分析矿区典型目标成像特性,经几何校正等预处理,采用阈值分割、形态学滤波和基于特征融合等信息提取方法,建立基于特征知识信息提取的互补模式,对比分析SAR和SPOT5影像及融合后影像的解译能力.研究结果表明:该方法可使矿区露天采场、大型车辆、矿山道路网、复垦区、排土场、管线、建筑物等典型地物得到较好的解译.该成果在矿山监测中具有一定的应用价值和指导意义.     

黑岱沟露天矿排土场西部变形区滑坡控制

针对黑岱沟露天矿排土场西部变形区无法在该区继续进行后续排弃工作的问题,通过对影响变形区边坡稳定的基底、水、排弃物等主要因素进行分析,得出积水入渗是导致变形区排土场边坡稳定性下降的主要因素。进一步分析了变形区边坡变形破坏的主要模式,结果表明:坡角置换与压脚的设计是边坡控制的关键,结合数值模拟计算结果,提出了对排土场西部变形区坡脚进行土岩置换及填方压脚的治理措施。     

露井联采下边坡体变形机制的研究

在露天和井工同期开采下,因边坡体处于井工开采的影响范围内,两种采动效应互相扰动、互相叠加和互相影响,从而构成了复合叠加的作用,边坡体的变形表现为露天和井工两种采动效应叠加的变形机制。以紫金山金铜矿露井联采实例为工程背景,应用Midas GTS软件建立露井联采作用下边坡体三维分析模型,并采用FLAC3D数值模拟软件对三维模型进行数值分析,通过研究各个开采阶段露天边坡体的水平位移、下沉值及应力值,总结露井联采下边坡体的变形机制。     

白音华一号露天煤矿合理帮坡角的确定及边坡稳定性评价

 为保证白英华一号露天煤矿开采过程的边坡安全,确定了白音华煤田一号露天煤矿各帮合理帮坡角,并对其边坡稳定性进行了分析与评价。根据白音华煤田一号露天煤矿边坡各剖面分层物料的物理力学性质,应用FLAC^3D数值模拟软件计算模拟了白音华煤田一号露天煤矿各帮边坡的稳定性,确定了各帮合理帮坡角。同时,对东端帮实施内排提高帮坡角进行了研究,模拟结果表明,内排的实现提高了所压边坡的稳定性,在保证内排跟踪距离的前提下适当提高帮坡角,进而提高煤炭的回收率在露天煤矿中是可行的。     

具有深凹特征的改进挂帮矿诱导冒落开采方法

大孤山铁矿为大型深凹露天铁矿山,在露天转地下过渡期中,采用诱导冒落法开采挂帮矿的新型露天转地下过渡模式.对大孤山铁矿现存挂帮矿进行三维建模分析,依据过渡模式的露天地下协同开采的安全要求,选择南帮挂帮矿作为过渡期第一阶段露天地下协同开采区域,通过采用合理的回采顺序控制边坡上塌陷坑范围和塌陷坑容积,使滑移体全部滑入塌陷坑.开采东帮挂帮矿为露天转地下第二阶段,利用露天原有运输系统迅速提高地下产能,并采用合理方式控制东帮边坡滑移岩体.最后采用该方法对大孤山铁矿露天转地下进行方案设计和验证.     

深凹露天矿坑回填工艺

 国内早期开发的露天煤矿多为倾斜煤层深凹露天矿,不能实现内排,开采结束后形成一个巨大的矿坑,露天矿停产后对边坡、地下水等不再进行维护,随着时间推移将会产生严重的地质环境灾害。回填露天矿坑是解决地质环境灾害的有效措施,利用正在生产的相 邻露天矿的剥离物作为回填物料,采用溜井或溜槽工艺进行回填,可充分利用物料重力进行运输,可极大地降低运输成本。以抚顺西露天矿坑回填工艺为例进行研究,提出了合理的回填工艺。     

宝日希勒露天矿端帮高位煤层靠帮回采技术研究

现阶段近水平复合煤层露天矿端帮靠帮回采建设过程中,仍然存在局限,只是研究了下部煤层的回采,对于高位煤层的回采难度较大,研究较少,因此,为了能在近水平复合煤层中进行高位煤层的回采,通过分析宝日希勒露天矿边坡工程地质情况和地层赋存特点,利用FLAC^3D构建端帮三维数值模拟模型,计算了借助内排土场平盘靠帮回采高位煤层1-2煤时换填步距与边坡稳定性的关系,设计确定了靠帮回采高位煤层1-2煤边坡稳定性控制技术及相应的靠帮回采方案。研究结果表明：端帮1-2煤高位煤层靠帮回采换填步距不超过80 m,端帮1-2高位煤层靠帮回采时,借助于发展到1-2煤台阶底板上的内排土场平盘布置设备进行靠帮回采,回采方式为分层捣运、内排追踪回填。全区靠帮回采可多回收1-2煤2.260×10⁷ t,取得49.72亿元的经济效益。     

露天煤矿排土场土地复垦及其生态学原理

通过对黑岱沟露天煤矿排土场土地复垦模式的研究，认为生态结构稳定性与功能协调性原理是露天煤矿排土场土地复垦的理论依据，提出露天煤矿排土场的土地复垦必须遵循生物相生相养原则、生物共存原则，并以黑岱沟露天煤矿排土场土地复垦工程为实例，阐述了生态结构稳定性与功能协调性原理在露天煤矿土地复垦中的应用方法。     

基于改进Mask R-CNN的露天矿边坡裂隙智能检测算法

为了预防因露天矿边坡表面恶化而产生节理、裂隙或断裂等破坏边坡完整性所引发的安全事故,同时解决传统图像处理算法以及经典的深度学习模型直接应用于露天矿边坡裂隙检测效果不甚理想的问题,提出了一种基于改进的Mask R-CNN的露天矿边坡裂隙智能检测算法,运用了Mask R-CNN在目标检测、语义分割以及目标定位方面的集成性特点,改进了其在掩膜分支的边缘不清晰以及误检等缺点,构建了一种针对露天矿边坡裂隙图像的检测分割框架。该方法在掩膜分割分支引入了空洞卷积神经网络以及分类分割迭代上采样操作,能够解决边坡裂隙分割边缘粗糙的问题,实验结果表明,与传统的裂隙分割算法相比,该算法具有更高的识别精度以及更好的分割效果。     

陡倾顺层边坡地下开挖失稳模式分析

为了探究陡倾顺层边坡在地下开挖工况下的失稳模式,进行陡倾顺层边坡的地下开挖相似模型试验,并通过离散元软件(universal distinct element code,UDEC)数值模拟分析与相似模型试验互相验证,以极限平衡法为理论基础提出该失稳模式的稳定性分析方法,并以相似模型试验验证方法的可行性。试验结果表明,陡倾顺层边坡开挖后,其开挖区上方岩体将沿岩层层面发生剪切滑动,并导致边坡坡面产生塌陷,可见其失稳模式为"滑塌"破坏。通过计算边坡模型潜在滑塌岩体的抗滑力和下滑力,定义安全系数为其比值,得其安全系数为0.66。该稳定性分析方法可为边坡安全性评价提供新思路。     

露天矿高陡边坡岩体参数获取与稳定性评价方法研究

针对露天矿高陡边坡岩体参数难获取和稳定性易变化的问题,本文以攀枝花露天矿高陡边坡为研究对象,采用非接触式无人机摄影测量技术获取研究区域的三维模型,统计结构面的分布情况,结合室内岩石力学试验数据,采用国家BQ标准进行岩体质量分级,并给出边坡岩体强度力学参数建议值。在此基础上,通过有限单元法分析了矿区在开采条件下边坡的稳定性动态演化特征,并对开挖过程边坡的稳定性做出了评价。结果表明:随着矿区的开采,边坡在开挖面附近由于卸荷作用发生位移回弹,最大位移增量为33.2 mm;塑性区主要集中在断层和矿岩界面附近,以剪切屈服为主;边坡稳定性随着矿区的开采逐渐降低,直至达到临界稳定状态。采用锚索对边坡进行加固,并采用塑性区面积占比对加固前后的稳定性进行评价,评价系数α由加固前的0.4降低至加固后的0.05,证明了加固措施的有效性。本文相关研究可为露天矿高陡边坡岩体参数取值和稳定性评价提供参考。