露天煤矿顺倾软岩复合边坡失稳机理

为研究露天煤矿顺倾软岩复合边坡失稳机理，采用3Dmine-Rhino-FLAC^3D耦合建模，分析了同时受到采场开挖卸载与排土场堆叠加载双重效应的顺倾软岩复合边坡的稳定性。研究结果表明：顺倾软岩复合边坡随采场开挖和排土场堆叠滑坡类型由推动式转为牵引式，滑坡模式由以第三系黏土层为底界面逐渐过渡到以弱层为底界面的切层-顺层滑动；顺倾软岩复合边坡稳定性系数与采场开挖和排土场堆叠近似呈负相关的线性关系。研究结论可为类似边坡的工程设计、治理及滑坡预测预报提供技术参考。     

露天矿高陡逆倾层状边坡滑移模式与稳定性

为解决露天矿高陡逆倾层状边坡的稳定性与破坏机理等极为复杂问题,采用以平庄西露天煤矿顶帮边坡为研究对象,以Mohr-Coulomb准则作为边坡失稳判据,应用有限差分软件FLAC3D对露天矿高陡逆倾层状边坡破坏模式与稳定性进行了数值模拟研究,通过分析边坡的应力分布特征、位移分布及其演化过程,确定了边坡的破坏模式与失稳演化机理的方法.研究结果表明:平庄西露天矿顶帮边坡处于稳定状态;滑坡是在拉-剪复合作用下形成的,潜在滑坡模式为以弱层A为底界面的切层-顺层滑动;弱层A附近产生的应力集中是边坡发生剪切破坏的外在因素;沿弱层发生的隆起现象可作为露天矿高陡逆倾层状边坡失稳预警的宏观判据.     

倾斜煤层露天矿顶帮稳定性分析及空间形态优化

针对倾斜煤层露天矿顶帮稳定性及空间形态问题,应用二维刚体极限平衡与三维FLAC3D数值模拟计算分析相结合的方法,对平庄西露天矿倾斜煤层顶帮边坡进行稳定性分析及空间形态优化.研究结果表明:平庄西露天矿滑坡模式为局部切层-顺层组合滑动且发生在A弱层的底界面;整体最终边坡角为25°,452水平标高以下局部边坡角可达到62°;倾斜煤层露天矿顶帮边坡随边坡倾角的增大,稳定性系数Fs呈线性减小规律;通过刚体极限平衡与三维数值模拟相结合的方法,能够准确分析潜在滑坡模式,提高倾斜煤层露天矿顶帮边坡倾角,确保边坡稳定安全,增大煤炭资源回采量.     

露天矿含断层逆倾边坡滑面确定方法及应用

受顺倾断层及弱层双重作用下的露天矿边坡变形破坏机制复杂性影响,提出了含断层逆倾边坡最危险滑面的确定方法.结合白音华四号露天矿工程实际,应用自主研发的刚体极限平衡软件,确定了该矿首采区顶帮含断层及弱层边坡的最危险滑面位置与形态,对到界边坡参数进行了分阶段优化,并通过数值模拟对该方法的可靠性进行验证.研究结果表明:提出的含断层逆倾边坡滑面确定方法与数值模拟结果较接近,可在工程实际中推广应用;白音华四号露天矿顶帮边坡的滑移模式为圆弧-断层-弱层所组合形成滑面的组合滑动,优化后整体边坡角为23°,第三系以上局部边坡角为18°.     

元宝山露天煤矿东帮边坡稳定性评价与防治措施

为确保元宝山露天煤矿东帮边坡压煤回采的顺利进行,应用岩体结构控制理论指出影响本边坡稳定性因素主要有F1断层、坡体内赋存的顺倾弱层、弱层含水质量分数和工程因素.应用自主研发的极限平衡软件和RFPA-Slope数值模拟方法综合评价了F1断层、弱层位置以及弱层含水质量分数对东帮边坡稳定性及滑坡模式的影响,提出了疏干排水、内排压脚和边坡监测相结合的综合性防控措施.     

受控于软弱结构面的矿山软岩边坡稳定性

为了解决沉积岩体露天开采时的边坡稳定问题，根据岩体中软弱结构面的力学特性，分析总结了受软弱结构面控制的矿山软岩边坡稳定性的研究方法。探究了受控于软弱结构面的边坡的滑坡模式、计算方法以及强度指标的选取原则。对伊敏煤电公司露天矿南帮边坡稳定情况进行了实例分析，变形区边坡稳定性主要受四个泥岩弱层控制，采取内排压脚等控制开采的方法是有效的。     

露天矿顺倾软岩边坡三维稳定性分析与形态优化

针对霍林河北矿一采区东北帮压煤的安全回采问题,借助FLAC3D,基于强度折减理论,模拟研究了不同空间形态条件下的边坡稳定性,揭示了开挖位置、开挖角度和追踪距离对顺倾软岩边坡空间破坏模式与稳定性的影响.研究结果表明:东北帮边坡沿21煤底板弱层发生以椭球面为侧界面的切层-顺层滑动;横采内排可以安全有效地回采东北帮压煤;在横采条件下,减小追踪距离对控制边坡稳定具有重要的意义,边坡的稳定系数随着追踪距离长度的增大呈负指数规律减小;能够满足边坡安全要求的东北帮横采开采位置为留设岩柱50 m,开挖角度70°,追踪距离不应超过100 m.     

基于RFPA-SRM的顺倾软岩边坡断层影响机理

 结合元宝山露天矿工程实例,基于细观力学方法和强度折减理论,应用RFPA-SRM对比模拟了有无断层作用下,顺倾软岩边坡失稳的动态过程,分析了边坡的稳定性,研究了断层对边坡失稳的影响机理。由结果分析得出：考虑断层时,F_s=1.099>1,边坡稳定,不考虑断层时,F_s=1.176,稳定系数增加0.077;边坡失稳破坏是一个渐进的过程,经历了裂隙的发生、扩展和贯通阶段,后形成滑动面,发生滑坡,同时存在拉张和剪切两种破坏方式;断层存在导致的应力状态改变和自身的强度特性是使滑坡模式和稳定性发生变化的根本原因。     

复杂破碎露天边坡的综合加固技术

为降低剥采比,实现复杂破碎岩体条件下的陡帮开采,针对锦丰露天矿顺层滑坡、楔形体滑坡、倾倒滑坡和松散土体滑坡4种边坡失稳模式,综合考虑露天边坡坡面与岩体层面、岩体质量及边坡重要程度等因素,分别采取喷锚网+长锚索支护、长锚索+钢带支护、喷锚网支护、抗滑桩支护及HDPE防渗膜护坡等方式的大面积边坡加固措施,支护总面积达到53 200 m2,使坡面角达到55°～65°,整体边坡角达到34°～40°,边坡高度超过275 m,实现了复杂破碎深凹露天矿的陡帮开采.结合多年现场实践经验,全面分析了各种边坡加固措施的作用机理、适用范围、技术参数、施工步骤,以及支护效果和优缺点.     

露天矿非工作帮红黏土顺层边坡稳定控制对策

针对顺倾红黏土层严重影响露天矿端帮边坡稳定甚至引发边坡变形失稳的问题,采用数值分析与极限平衡分析相结合的方法,并以平朔东露天矿北帮滑坡灾害防治为背景,对边坡的变形破坏模式及稳定性进行分析计算,结合现场实际情况,提出坡脚反压、削方减载两种控制措施.研究结果表明:坡脚反压治理措施可以有效提高端帮边坡的稳定性,增大露天矿内排空间,缩短排土运距,社会效益与经济效益显著.研究结论为实际开采过程的安全高效生产提供参考.     

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。     

诱导冒落法回采挂帮矿引发的边坡失稳

在露天转地下过渡期利用诱导冒落法回采挂帮矿时将引发边坡大规模失稳,这将对坑底的露天采矿、露天运输系统以及地表设施和建筑产生威胁.岩体结构对边坡失稳的发展有着关键的控制作用,通过非连续变形分析(DDA)方法研究了不同边坡岩体结构下,采用诱导冒落法回采挂帮矿时引发的边坡失稳过程.通过7组岩体结构各不相同的边坡模型,得到三种边坡失稳模式:滑移失稳、倾倒失稳、复合失稳,不同的边坡失稳模式导致不同的边坡破坏程度及破坏规模.最后以海南铁矿为背景,对诱导冒落法回采挂帮矿引发的边坡失稳过程进行了实例分析,为挂帮矿的开采设计和边坡失稳风险预测及预防提供技术支撑.     

扎赉诺尔灵泉露天矿底帮边坡过F_4走向断层带边坡设置方案的研究

本文所涉及的是为解决中国某露天矿矿山工程越过走向断层带时的合理底帮边坡设置问题.在调查该矿已发生的边坡破坏以及工程地质补勘,同时进行松软岩石物理力学性质试验研究的基础上,通过对已发生的老滑坡原因的分析和矿山工程过走向断层带的几个大致方案边坡稳定性的分析评价,提出了高落差边坡区段暂时留煤壁,低落差边坡区段破煤层底板岩层的边坡设置最优方案.该矿按这一方案设置底帮边坡将会获得明显的技术经济效益.     

露天矿山高陡边坡变形破坏的工程地质模型

我国的大多数大中型露天矿山已经或即将进入深部开采.随着边坡的加高加陡,露天边坡稳定性维护的难度和采场破坏的概率越来越大.由于矿体赋存条件的制约性,矿山边坡的变形破坏模式与地质构造特征、岩体结构特征的关系极为密切.本文通过系统地现场工程地质调查和实验研究,基本掌握了水厂铁矿的地质构造特征与工程地质条件.边坡变形破坏机理和主要破坏模式,建立了水厂铁矿高陡边坡地质模型,为采用极限平衡分析和数值模拟相结合的方法进行边坡稳定性分析和设计提供依据.     

数值分析法确定露转坑岩层移动范围

 随着浅部矿产资源的枯竭,中国许多露天开采已经或即将转入地下开采,或露天与地下联合开采。合理确定岩层及地表的移动,为露转坑设计和安全生产提供依据是露转坑联合开采首先要解决的重要课题之一。为了验证永平铜矿露天转地下开采工程设计的合理性,为后续安全生产提供参考,采用三维有限差分数值模拟计算方法,系统地分析永平铜矿II、IV号矿体在不同开采水平的岩体移动变形、地表位移变化及露采边坡稳定状态,给出了相应开采水平的岩体及地表移动变形特征、最大垂直和水平位移,以及岩体移动角。结果表明,II号矿体对岩层移动的影响远大于IV号矿体;最大垂直和水平位移均在II号矿体上部东部边坡岩体中;合理的开采顺序应是先采Ⅳ号矿体,后采II号矿体;模型局部地段处于破坏或极限稳定状态,但随开采深入,露采边坡整体处于稳定状态,因此矿山采用的矿房回采嗣后充填采矿方法合理可行。用FLAC3D数值模拟方法研究露转坑联合开采的岩层移动规律,反映了岩体应力、变形的客观过程,为露转坑矿体开采岩层移动范围确定提供了一条新的途径。     

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.     

成本价格变化对露天煤矿最终境界的影响

基于经济合理剥采比准则以及地表模型和柱状煤层模型,应用CoalDesign软件系统对内蒙古某露天煤矿进行最终境界设计,得出了不同经济技术条件下的最终境界的形态.分析讨论了最终境界随成本价格变化的情况.实践表明,以当前技术经济参数为基准,原煤价格上升10%,原煤开采量增加79%,岩石剥离量增加115%,第四纪层剥离量增加6%,境界总体积增大95%,不考虑基建投资,利润值增加238%;开采成本降低10%,原煤开采量增加84%,岩石剥离量增加123%,第四纪层剥离量增加65%,境界总体积增大102%,不考虑基建投资,利润值增加245%.可以看出最终境界对成本价格的灵敏度很高,境界分析对矿山生产决策者做出正确决定有重要的参考价值.     

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。