深凹露天转地下开采高陡边坡变形与破坏规律

以大冶铁矿为工程背景,采用相似材料模型实验和数值模拟计算相结合的方法,对深凹露天转地下开采高陡边坡的变形和破坏规律进行了系统研究.首先,模型相似实验中,采用百分表、压力传感器和近景摄影测量等手段监测模型的应力应变和破坏特征,对围岩位移和破坏裂纹进行系统分析,揭示了高陡边坡的变形和破坏基本规律.其次,采用有限差分软件,从地表沉降量、应力值变化和塑性区分布等方面与相似材料实验结果进行了对比分析.结果表明,高边坡竖向最大沉降为28.2mm,围岩破坏程度随着开采深度的增加递增,塑性区范围不断扩大,剪切破坏主要集中在两侧边坡的边脚部位.相似模型实验和数值模拟相结合可以较好地揭示深凹露天转地下开采过程中高陡边坡的变形和破坏基本特征,是一种较好的理论研究方法.     

露天转地下开采岩体稳定性三维数值模拟

露天转地下开采围岩应力和工程尺度同时影响着地下工程和露天边坡的稳定性.通过三维数值模拟,揭示了露天边坡内地下开采采场周围和边坡的力学环境,探讨了围岩移动变形、应力分布和破坏机理,分析了边坡稳定性状况.研究表明,在扰动边坡下进行地下开采,坡脚处的局部弧形破坏区将进一步恶化,但不会影响边坡的整体稳定性.由于边坡的卸荷作用,导致采场上覆岩层成拱机制减弱,采空区覆岩存在整体垮冒的可能性.     

露天转地下采矿巷道围岩稳定性分析

利用FLAC3D软件对大冶铁矿东露天高陡边坡、露天转地下-72m水平29号采矿巷道建立模型,模拟了无边坡影响、高边坡影响2种情况下,采矿巷道的位移变化以及塑性区分布情况,并根据29号采矿巷道收敛监测结果,验证巷道数值模拟结果。通过采用不同围岩分级方法对采矿巷道进行评价,比较研究得出东露天采场采矿巷道围岩稳定性情况。     

挂帮矿充填法开采对高陡边坡及采场围岩稳定性的影响

以大冶铁矿高陡边坡下2#挂帮矿回采为工程背景,首先采用GEO--SLOPE软件对挂帮矿开采中边坡稳定性进行了分析;然后通过现场监测及模型相似实验相结合的手段,研究矿柱及围岩的应力及位移变化规律,探讨了挂帮矿充填法开采对采场围岩稳定性的影响.研究表明挂帮矿所在露天初始边坡经过扩帮及内部开采后,安全系数平均值由1.274下降至1.005,边坡稳定性较差;目前空区采场矿柱及围岩稳定性较好,但必须对现有采空区进行充填,改变空区及矿柱应力集中状态,才能进行矿柱及顶底板矿石回采.     

露天转地下过渡期岩移危害控制方法

在露天转地下过渡期,由于露天地下同时生产的岩移干扰,经常导致安全生产条件差和产量衔接困难.针对露天转地下过渡期露天开采境界内底部矿量、地下开采挂帮矿的实际生产条件,系统地研究了地下开采与岩移特点,提出了应用诱导冒落技术控制挂帮矿地采岩移的方法,不仅改善了露天地下安全生产条件,而且扩展了露天地下同时开采时间与空间.这一方法应用于小汪沟铁矿,有效解决了露天转地下过渡期产量衔接的难题,并实现了安全高效开采.     

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.     

石人沟铁矿北区采场结构参数的优化

唐钢石人沟铁矿目前处于露天转地下开采过渡期,亟需确定合理的地下采场结构参数.本文首先在岩石力学试验的基础上估算了岩体力学参数,采用三维有限元数值模拟方法对采场结构进行了研究,得出了地下开采时不同采场结构参数下采场的应力和应变情况,并以此为依据对其稳定性进行了分析,最终确定了最优方案,确定了石人沟北区合理的采场结构参数.     

露天、井下复合开采条件下边坡稳定数值模拟

为了解决露天与地下复合开采条件下的边坡稳定性问题,通过有限元数值模拟分析地下开采下露天矿边坡中的应力、位移场,损伤,探讨了地下开采对边坡稳定性的影响。采用国际上比较流行的大型有限元分析软件ABAQUS,结果表明,此方法不仅适用地下与露天复合开采条件下的边坡稳定性的评价,同样也适用于地下开采对丘陵山区斜坡体、铁路路基稳定性的评价。     

露转地逆倾分步开采对含断层高陡边坡稳定性的影响

以攀枝花某钒钛磁铁矿高陡边坡为工程背景,对逆倾分步开挖条件下含有断层边坡的稳定性问题进行了研究.通过现场踏勘、工程地质钻探方法,初步掌握岩层及断层分布情况,通过对现场钻孔岩块样品的测试,获取了岩层物理力学参数.在此基础上,运用FLAG3D软件数值模拟了有断层存在的情况下露天转地下逆倾分步开采对露天高陡边坡稳定性的影响,得出了该矿区露转地边坡内部应力及位移分布特征和边坡变形及破坏规律,揭示了F316、F317断层对边坡滑移模式与稳定性的影响,对于采矿安全和提前预警有重要意义,同时为正确确定合理开采方案和制定合理的安全治理技术措施提供了依据.     

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.     

采空区对高速铁路的稳定性评价分析

为分析某采空区对铁路工程结构的影响,确定合理的安全距离。利用移动角理论对开采影响距离进行了预测,从采空区与铁路工程结构的空间相对位置建立数值模型,分析了露天开采和地下开采两种方式对铁路工程结构的影响。研究表明:依据理论计算结果,可知矿体开采引起的地面变形范围远小于该矿体露头距离线路最近距离。依据数值模拟结果,可知露天开采引起的围岩变形和衬砌位移均大于地下开采引起的位移,但两者都在规范范围之内,不会影响铁路工程结构安全。基于此,提出了一种新的铁路安全保护距离确定方法,对矿区高速铁路建设的规划、选线具有一定的实用意义。     

底摩擦模型模拟露天转地下开挖采空区影响下边坡变形破裂响应特征及其稳定性

以云南磷化集团晋宁磷矿6号坑口东采区深部缓倾斜中厚磷矿层露天转地下开采为工程背景,利用底摩擦模型实验仪,进行了不同露天坑境界顶柱厚度边坡高度下的底摩擦模拟模型实验.结果表明:边坡的变形破坏响应特征可分为边坡岩体小范围微破裂和松动→边坡岩体局部范围失稳破坏→边坡岩体整体向采空区滑落失稳破坏三个阶段,边坡岩体变形破坏模式主要是采动边坡岩体向采空的拉裂、破断和滑移破坏.在边坡高度一定情况下,随着露天境界顶柱的厚度由30 m逐渐减小到20 m和10m,边坡的稳定性与境界顶柱的厚度呈正比关系,20～30m是露天境界顶柱比较合理的厚度.在境界顶柱的厚度一定情况下,边坡高度由60 m增大到108 m,边坡的稳定性与坡高的厚度呈反比关系,108 m边坡转入地下开采后是不稳定的.     

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。     

露天转地下开采方案优化及边坡稳定性分析

以孟家堡铁矿露天转地下开采的实际情况为工程背景,利用强度折减法和FLAC3D数值模拟方法,以塑性区贯通、计算不收敛及位移突变为失稳判据计算边坡安全系数,确定潜在滑移面,分析静态及开采扰动下的边坡稳定性;根据随采深下降的边坡破坏规律,对开采方案进行优化.分析结果表明,无开采扰动下边坡安全系数为194,满足稳定性要求;不留境界矿柱的无底柱分段崩落法地下回采过程中,覆盖层厚度要达到25m,其起到吸收并转移应力和减缓边坡能量耗散速度的作用.     

降雨条件下的节理化露天矿高边坡稳定性分析

露天矿的开采形成了许多节理化的人工高边坡,这些边坡的岩土体结构破碎且复杂,因而在考虑边坡的整体稳定性时,地震力和地下水的作用不可忽略。为最大限度地减小开挖量及保证开采过程中的边坡整体稳定,结合青海省某大型露天镍钴矿开采后形成的节理化高陡边坡,在考虑地下水和地震力作用下,通过Geo Studio软件中的几大模块对研究区域整体边坡稳定性进行定量计算分析,并得到降雨条件下边坡稳定性及表面水平位移变化规律。之后通过对计算结果的分析得到研究区域内最佳开采坡角为44°,持续降雨状况下,坡中点的表面水平位移变化最大。最终得到开采坡角的角度对露天矿边坡整体稳定性影响巨大,且对该露天矿的开采提出了一些实用性建议。     

GMS在露天转地下水害防治中的应用

 为了评价再造阻水墙在露天转地下防治水工程的适应性,以安徽新桥矿业有限公司露天转地下防治水工程为例,考虑强降雨条件下露天坑积水、地表河流渗漏、北部侧向径流大量补给的情况,利用3DMINE建立地层模型,通过切分剖面导入GMS8.0软件Map模块建立复杂多图层概念模型,并基于Modflow模块建立多灾源条件下露天转地下工程地下水区域渗流数值模型,对再造阻水墙的适应性进行数值模拟.结果表明：利用GMS8.0软件可以精细、实时地模拟再现水文地质条件复杂的防治水工程的阻水动态过程.再造阻水墙在该矿山-180m标高以上部分墙内外水力梯度变化较大,阻水效果明显,适应性强.     

复合采动下边坡岩体滑移规律及其数值分析

在数值分析与实际变形分析的基础上,探讨复合开采影响下岩体内部的应力变化特点,由于在地下与露天复合开有作用下,岩体变形的叠加作用与变化特征取决于２种采矿的各自开挖量;当边坡角较小时,岩体变形更多地表现地下采动特性,而在相同地下采动影响下,随着露天边坡角增大,其相应的变形范围和变形深度均增大：２种开挖量大小直接影响各单元体主应力矢量大小和方向,并且其中每个开挖量的变化都将使岩体产生不同的破坏特点和９骨     

地质构造与井采对边坡岩移影响的试验研究

本文依据露天开采与井工开采联合开挖的实际情况,抽象出几种不同岩层赋存条件边坡下方井工开采的工程地质力学模型。通过物理模型试验,研究了边坡岩体移动规律.分析了边坡下方井采时,不同地层条件对边坡稳定性的影响。