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.     

露天转地下开采模型试验系统及其应用

为研究露天转地下开采条件下,高陡边坡与地下采场围岩的变形和应力变化规律,研制出一种高陡边坡露天转地下开采模型试验系统.该系统由开采模拟方法和开采模拟系统组成,其中,模拟试验方法包含完备的模型制作和开采模拟技术,开采模拟系统包含模型框架、模型制作设备和模型监测系统.以大冶铁矿狮子山矿段为工程背景,运用该系统进行露天转地下开采模型试验研究,得到开采过程中矿区边坡、地下采场围岩的变形规律和破坏特征.研究结果表明:该系统具有良好的适应性,可满足露天转地下开采及其他大型地下工程物理模型试验研究的需要.     

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.     

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。     

金属矿山深部开采的若干关键问题

阐述了金属地下矿山深部开采中的深部巷道变形与支护、深部地压显现与开采动力灾害、地温升高引起作业环境恶化和露天矿山高陡边坡稳定性及合理的边坡角确定、改变传统运输方式、降低运输和生产成本等关键问题。     

露天高陡边坡三维固流耦合稳定性

为了研究地下水对露天高陡边坡稳定性的影响,采用三维有限差分数值计算方法对露天高陡边坡的稳定性进行了固-流耦合研究.通过与无地下水影响时的边坡稳定状况进行比较,阐述了地下水对边坡应力场、破坏场以及位移场的具体影响结果.计算结果表明,地下水在一定程度上降低了边坡的稳定性,成为边坡失稳的隐患.在判断边坡的稳定性时提出了一种新的判断方法,即运用边坡移动速度的变化趋势结合边坡的位移量以及破坏场范围判断边坡的稳定性,提高了数值计算分析的可靠性.     

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.     

路基高陡边坡稳定性有限元分析

利用有限元数值分析方法对长白山区路基高陡边坡岩体崩塌、落石的稳定性进行了研究 ,在分析路基高陡边坡岩体应力分布基础上 ,提出了由于边坡岩体软弱岩层在上覆硬岩的压力作用下产生蠕变 ,从而很大程度上影响整个边坡稳定性的结论 ,为以后的高陡边坡工程设计与施工提供参考依据     

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。     

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。     

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.     

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.     

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。     

爆破扰动下露天矿边坡岩体力学参数确定

 在矿山巷道工程和边坡工程稳定性分析中,岩体力学参数选取会对结果产生重大影响。通过现场大型原位试验方法可以确定出符合工程实际的岩体力学参数,但存在工程浩大、费用高昂,受到多种环境和技术条件限制。一般采用Hoek-Browm准则对室内岩块试验获得的力学参数进行工程处理,常用的Hoek-Brown准则在处理边坡岩石力学参数都是忽略爆破震动对露天矿边坡的影响,而爆破扰动是影响稳定性和岩体力学参数的主要因素。利用非线性方程来表征受扰动修正系数K_m、K_s与完整性系数K_v之间的关系,建立了Hoek-Brown准则经验参数m_b、s的一种改进取值方法。以新疆东戈壁露天矿东边坡为例,采用Hoek-Brown准则爆破扰动下的修正公式及前人公式进行分析计算,结果表明,由该方法确定的介于扰动和未扰动之间的岩体力学参数更符合实际。     

爆破载荷作用下的岩质边坡动力稳定系数

采用动力有限元软件,对所选工程实例中的岩质高边坡危险滑移面节点动应力进行计算,并与相应节点的静应力叠加,通过稳定系数公式计算出边坡滑体各时刻的稳定系数,得出边坡动力稳定系数时程曲线.工程应用表明,该稳定系数用于衡量边坡爆破开挖时的安全性切实可行.