基于3Dslope的露天矿边坡稳定性计算

针对F3断层切割平庄西露天矿西北帮边坡形成三维滑体,采用二维计算方法已经不能满足计算要求,因此采用3Dslope边坡计算软件对西北帮边坡进行稳定性计算.结果表明:通过分析西北帮边坡的影响因素,确定潜在滑坡模式,计算由F3断层和弱层以及假设的侧滑面控制的三维滑体边坡稳定系数.从而确定滑体的大小,控制F3断层影响范围,采取相应的治理措施,该成果为安全生产提供技术支持.     

顺倾软岩边坡稳定性分析与防治

 为了对露天矿顺倾软岩边坡稳定性进行科学的评价,以大唐胜利东二号露天矿为工程背景,基于岩体结构控制论、极限平衡理论,研究边坡煤岩体内赋存的顺倾弱层和大断层对软岩边坡的稳定性影响。通过对监测数据的整理分析,并应用自行研发的极限平衡软件定量分析了采场南帮边坡的滑坡模式、滑坡机制。结果表明,现状边坡由西向东稳定性下降,并且存在顺倾弱层,揭露的弱层若受到断层切割作用时,易发生平面楔形滑动;若未受到断层的切割作用时,易发生以弱层为底界面的切层-顺层滑动。采场南帮边坡潜在滑坡模式是以6煤层底板附近的顺倾弱层为底部界面的平面楔形滑动;F68断层是滑移体的侧边界,断层下盘相对稳定。     

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.     

含水弱胶结外排土场边坡稳定性研究

弱胶结软岩物料具有强度低、胶结差的特点,对边坡稳定性具有重要影响。为了分析含水弱胶结软岩对排土场边坡稳定性的影响,依据五林油页岩露天矿地质及实际生产情况,结合边坡稳定性计算的Bishop方法,分析了台阶坡面角、含水率、平盘宽度和台阶高度4个主要因素对含水弱胶结软岩排土场边坡稳定性的影响,并采用正交试验方法建立了4因素3水平正交试验模型,通过数值模拟确定了不同因素对边坡稳定性的影响程度,最后对排土参数进行了优化。结果表明:台阶坡面角、含水率、台阶高度与边坡稳定系数呈负相关,平盘宽度与边坡稳定系数成正相关,且平盘宽度对弱胶结外排土场边坡稳定性影响的敏感程度最高,其余依次为台阶高度、台阶坡面角、含水率,确定最佳排土参数为:台阶高度18 m,台阶坡面角23°,平盘宽度15 m.     

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.     

季节性冰冻地区公路边坡侵蚀破坏模式

针对季节性冰冻地区的路基边坡冻融滑坍破坏现象,分析了公路边坡破坏的各种侵蚀模式和影响因素.采用坡面流拖曳力法、坡面流量法等对坡面水力学特征进行研究,测算坡面冲刷临界坡度值,分析临界坡度与冲刷量之间的关系;同时采用有效应力法研究了冻融作用下的边坡安全稳定性.结果表明:季节性冰冻地区粘性土最大冲刷强度对应的临界坡度与目前常用的坡度值很接近或交叉,为减少水土流失,建议放缓土质边坡;边坡土体冻结前含水质量分数和融化后抗剪强度下降幅度是影响冻融滑坍破坏的主要因素,建议在设计中要考虑冲刷和冻融因素,并对特殊土质边坡进行相应的物理力学指标检测和稳定性验算.     

基于软岩流变特性的边坡动态稳定性分析

以新疆华宏矿业北山露天煤矿边坡砂质泥岩为对象,对砂质泥岩弱层进行室内单轴压缩蠕变实验研究.采用西原体蠕变模型得到砂质泥岩的蠕变方程和松弛方程,结合Hoek-Brown准则反演了砂质泥岩弱层岩体的时变强度参数.应用FLAC3D有限差分模拟软件,对北山煤矿首采区非工作帮边坡进行动态稳定性分析.结果表明,由于砂质泥岩弱层强度参数随时间不断减小,边坡安全系数随之降低,历时18年左右,边坡安全系数从159逐渐降低到115,低于规范要求.研究结果为服务年限内矿山边坡动态安全预测提供了理论依据.     

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°.     

含弱层的复合边坡稳定性研究及应用

针对露天开采所形成的复合边坡的稳定性问题,结合白音华二号露天煤矿采场北帮-北外排土场南帮复合高边坡,创造性地采用分段局部控制反向验算复合边坡稳定性的方法,并依据其采、剥工程实际,通过SMCAD时时地创建三维仿真开采边坡,逆向思考,反向验算在不同安全距离下理想排弃标高为1 200 m的二号矿含弱层顺倾复合边坡的稳定性;然后采用FLAC3D数值模拟方法验证分段局部控制反向验算复合边坡稳定性方法的可信度.研究结果表明:二号矿安全距离为100 m、排弃标高为1 200 m复合边坡是满足稳定性要求的;用该反向验算方法来确定复合边坡参数及形态是合理的.     

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.     

含多弱层的边坡稳定性分析

为了寻求含多弱层的边坡稳定性控制因素,将有限元和极限平衡法相结合,对边坡稳定性问题进行数值模拟,分析边坡内部应力场和位移场的分布,然后根据有限元分析的计算结果,利用极限平衡法得到边坡的安全系数,由安全系数评估边坡的稳定性。通过对含有多个软弱结构面边坡的模拟计算分析,得出弱层和断层等软弱结构面的存在是边坡失稳的主要因素。     

地鼓区及裂缝区工程地质水文地质条件研究

把地鼓区和裂缝区作为北帮边坡重点部位进行研究，目的在于摸清影响该区边坡稳定的弱层特征和地下水特征，取得了准确的数据、资源，能够满足边坡稳定分析和边坡工程设计的需要。介绍了该区的工程地质、水文地质勘探、及地下水压监测，地形、地貌及岩体结构特征，以及所存在的影响边坡稳定的弱层特征，对含水层进行了划分，含水层的补给，径流、排泄条件及水力联系。     

改性下蜀黄土防渗性能的优化设计

对石灰-下蜀黄土、粉煤灰-下蜀黄土的渗透系数的主要影响因素(掺灰比、含水量)进行正交试验设计,选用双因素方差分析法分析了掺灰比、含水质量分数与渗透系数之间的关系,发现掺灰比和含水质量分数对下蜀黄土的防渗性能均有重要影响.提出了下蜀黄土防渗性能的优化设计方案,认为高含水质量分数低掺灰比的组合有利于防渗.     

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。     

红层软岩泥化夹层土水特征曲线影响因素

为探讨红层软岩泥化夹层土-水特性的变化规律及影响因素,采用体积压力板仪对不同初始状态的泥化夹层土进行试验研究.选取van Genuchten模型对试验结果进行拟合.试验结果表明:(1)初始含水质量分数大的试样,进气值、残余含水质量分数也大,进气值随初始含水质量分数变化敏感性在高干密度时明显降低;(2)初始干密度大的试样,进气值明显增大,这种变化幅度在低初始含水质量分数时更大.同时土-水特征曲线斜率变得更缓,试样残余含水质量分数增高;(3)粗粒质量分数高的试样,进气值降低,持水能力增强,残余含水质量分数更低.     

布沼坝露天矿西北帮边坡潜滑体控制

针对布沼坝露天矿西北帮潜滑体边坡变形发展,找出了地质结构、采矿工程与自然因素的主控作用,进行了潜滑体边坡变形、破坏岩组划分,利用FLAC模拟分析了潜滑体边坡受多种因素作用下的变形、破坏规律与特征,用SARMA评价了潜滑体边坡的稳定性·最后,鉴于布沼坝露天矿西北帮潜滑体边坡变形现象不断加剧与发展的趋势,针对影响其变形和失稳的因素,对稳定性控制措施进行了探讨     

基于边坡稳定性的SHM开采端帮特厚煤层影响参数研究

SHM(Superior Highwall Miners)端帮采煤技术主要针对露天矿坡下薄煤层开采,为了解决端帮特厚煤层开采所需提供的影响参数问题,弄清楚多层开采所引起边坡变形和应力重新分布机理,保证边坡稳定安全,应用边坡稳定理论和FLAC3D数值模拟的手段,以某露天矿为工程背景,计算分析了边坡角、SHM开采层数的顺序、煤柱宽高和间距等重要影响参数对边坡稳定性的作用影响.计算结果表明,开采后边坡稳定系数减小;边坡角越大,稳定系数越小;开挖层数增加,稳定系数减小;煤柱高度越高、宽度越小、间距越大,稳定系数越小.通过理论分析和数值模拟,给出了较优的具体参数值,为弄清SHM开采特厚煤层所引起露天矿边坡变形机理,防止滑坡灾害产生,确定开采流程和重要参数尺寸设定提供了依据.     

露天矿运输站场边坡稳态远程监控及工程对策

西露天煤矿非工作帮488站是采矿排土和运煤的铁路枢纽站场,边坡存在大规模滑坡使矿山停产的安全隐患.由于地质条件复杂,边坡稳定性影响因素较多,加固设计稳定安全系数难以准确确定.边坡稳态远程实时监控技术实现了边坡滑动力和抗滑力变化的动态监测.应用该技术对边坡的稳定性进行远程实时监控,并依据监控成果及其分析,对加固设计和施工量可进行动态调整.现场工程实践表明,该监控技术及工程对策不仅很好地解决了工程难题,保障了运输枢纽站场安全使用,而且节约了大量的加固资金.