露天矿深部境界陡帮开采最终帮坡角的确定

为了确定深部开采境界最终边坡角,在系统的边坡工程地质勘查、岩体结构、水文地质调查与渗流场分析、矿区地应力场测量和矿岩物理力学特性测试的基础上,采用RFPA2D进行岩体破坏过程模拟、FLAC3D进行应力、位移分析并与刚体极限平衡分析法相结合,确定平庄西露天矿深部开采境界最终帮坡角.进行高陡边坡稳定性的系统分析研究和边坡优化设计,使西露天矿各分区的总体边坡角提高了1～6°.     

铁路运输露天矿陡帮开采工艺研究

目前我国铁路运输露天矿的剥岩台阶宽度较大,工作帮坡角一般为10°～12°,造成矿山初期剥采比大,剥岩量多,最终矿石成本高,存在着利润少甚至亏损现象。陡帮开采是以较陡的工作帮坡角剥岩,降低初期剥采比,推迟部分剥岩,这从动态观点进行经济分析,可使矿山在整个开采期间获得较大的利润。 汽车运输陡帮开采在国外已广泛应用,在国内也有少数露天矿成功地使用了这一新     

分期矿量范围对境界优化的影响

以帮坡角及技术经济参数为依据,基于矿床数值模型,运用锥体排除法生成最大境界.根据在最大境界内产生的地质最优候选境界序列,设置5组不同分期矿量范围.通过对分期数、分期境界内的矿岩量、净现值及各分期跨度时间的对比,分析分期矿量范围对境界优化的影响.优化结果表明:分期矿量下限不变,上限增加,分期数减少,由9期开采转为8期开采;分期境界内采矿量、岩石剥离量的波动主要发生在前几个分期境界内.总净现值一直增加,但增加幅度逐渐减小.各分期时间跨度下限不变,上限逐渐增加.从总净现值及分期跨度时间来看,分期矿量范围在6~9年或6~10年更适于该矿山提高经济效益.     

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.     

分区开采露天矿凹形端帮力学及几何特性研究

为了研究分区开采的露天矿凹形端帮几何、力学特性,与圆形深凹露天矿进行对比,明确了端帮岩环共轴特性,并推导出了岩环拱高与平面曲率半径的函数关系,求导得到了平面曲率半径的最小值,同时还推导出上部境界平面曲率半径与端帮高度之比的表达式,并得出了该比值的最小值为端帮边坡角的余切值.通过力学建模分析,推导出了考虑侧面压力时的凹形边坡稳定系数计算公式,并明确了影响凹形端帮稳定性的关键因素有上部平面曲率半径与坡高之比和凹形端帮暴露面积.利用数值模拟对凹形端帮进行稳定性分析,验证了力学模型的准确性,揭示了各影响因素与稳定系数的耦合规律.     

陡边帮开采在露天矿的应用研究

按照露天设计规范的要求,为了保证露天矿的边坡的稳定,端帮和非工作帮都留有保安平台,其最终帮坡角都比较小,在神东几个露天矿采用爆破减震、改变工作线的局部推进方向、加大工作线的推进速度、及时实现内排压帮等技术措施,实现了陡边帮开采,保证了边坡的稳定,多采出煤炭,减少了剥离,提高了露天矿经济效益.     

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。     

铁路运输露天矿陡帮开采工艺研究荣获1987年国家科技进步二等奖

我院采矿系与马鞍山矿山研究院,鞍钢大孤山铁矿和鞍钢矿山研究所等合作,以大孤山铁矿作为试验点,开展了铁路运输露天矿陡帮开采的可行性研究,对陡帮和缓帮开采两个方案进行了技术经济比较,得出铁路运输开拓时期(至1994年),陡帮开采比缓帮开采推迟剥岩量4300万吨,可多获利润净现值5900万元。     

露天矿软岩基底内排土场变形、破坏规律

针对近水平露天矿山尽早实现内排,缩短运距,而且内排土量越大经济效益越显著,那么内排土场帮坡角和内排土场稳定性就成为问题的关键。本文结合宝日希勒露天矿工程背景,运用FLAC~(3D)、Ansys数值模拟方法对内排土场基底、地下水等主要影响因素进行研究,揭示了软岩基底内排土场岩体变形、移动规律、滑坡机理并提出防治措施,保证露天矿安全生产并获得最大经济效益。     

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.     

露天矿多采区受约束条件下全境界优化

基于浮锥排除法基本原理,使用Smart Miner软件对两露天采场进行全境界优化,将两个不同生产条件的采场合为一个矿区.考虑到不同采区生产技术经济参数不一样,而境界优化结果对这些参数的敏感度较高,所以软件增加了优化中识别开采对象所在分区,按所属分区的技术经济参数进行优化的功能;同时采场开采范围受地表构筑物影响,因此软件新增在任何约束范围进行境界优化功能.以司家营露天矿区为例分别在有约束和无约束条件下根据分区参数进行优化.结果表明,地表构筑物对最佳境界的约束"很硬",由此少采1亿t矿,且在-202 m水平开始形成挂帮矿;如果这1亿t矿仍然露天开采,那么地表构筑物移除费用必须小于3.4亿元.     

露天矿边界品位与最终境界的关系

在技术经济参数变化的情况下,主要讨论了边界品位与最终境界的关系.基于司家营露天矿生产数据,建立了盈亏平衡品位模型,并计算出不同市场价格条件下可采块段边界品位和必采块段边界品位.根据边界品位计算值,优化不同价格条件下的最终开采境界;基于某给定的边界品位,在相同的市场价格条件下进行境界优化,并比较两种方法得到的最终开采境界.结果表明,在相同的市场价格条件下,基于盈亏平衡法得到的最终境界要优于给定边界品位优化得到的最终境界.     

金属露天矿最终境界优化算法改进

锥体之间的重合问题是锥体排除法在露天矿最终境界优化中的一个固有缺陷.鉴于此,本文对已有锥体排除算法进行改进,在垂直方向缩小锥体扫描步长,将步长分别设置为模块高度的1倍,1/2和1/4,并根据矿体的实际赋存情况选择对应的扫描步长或者多步长组合进行分等级优化,以此提高优化精度.三个矿山的实例应用表明,在相同的技术经济参数条件下,改进后的优化算法得到的最终境界要优于原锥体排除算法,三个矿山利润值分别增加了0217亿,0417亿和2333亿元.     

车站深基坑变形规律与稳定性分析

针对车站深基坑施工中的变形与稳定性问题,以地表沉降变形≤22 mm 、土体侧向位移≤20 mm及等效安全系数SSR等为评价指标,研究不同深基坑开挖进程中地表沉降变形、底部土体隆起变形、深基坑内支撑稳定性和连续墙及墙后土体变形的演化规律,结果表明：地表土体受基坑开挖引起的变形规律呈“抛物线型”,最大沉降量0.5 mm;基坑底部最大隆起量23 cm,主要发生在粉质黏土层,在风化花岗岩层终止;支护结构以受压为主,局部受拉,整体稳定性良好;连续墙长轴方向中间墙体受后方土体挤压向基坑内产生1.25 cm变形,连续墙后2 m处土体最大变形量为1 mm,整体稳定;通过实测地表沉降量并与模拟结果进行对比,表明数值模拟结果可较好的获取基坑开挖过程中的变形规律,研究结果可为施工顺利进行提供有益指导。     

毛竹材导管分子的纹孔特征

【目的】探究毛竹材导管细胞壁上纹孔结构的主要特征,为深入认识竹类植物生理输导作用和竹材横向渗透机制提供理论依据。【方法】通过观测毛竹(Phyllostachys edulis(Carr.)J.Houz.)材导管及导管树脂铸型的扫描电镜图像,研究纹孔的几何形态、分布规律和纹孔膜结构等特征。【结果】依据纹孔缘与纹孔口的相对位置和大小关系,将毛竹导管具缘纹孔分为两侧均没有纹孔缘(PⅠ)、仅在单侧有纹孔缘(PⅡ)和两侧都有纹孔缘(PⅢ)3种类型。纹孔内口和外口(短轴方向)尺寸分别为0.9～2.7 μm和1.1～3.8 μm; 纹孔膜有微纤丝暴露与被覆盖两种状态,多数具渗透性; 后生木质部导管上的纹孔呈选择性分布,总是密集于靠近维管束几何中心的一侧管壁; 毛竹维管束内分散有小导管,且相互以具缘纹孔对连接; 部分导管内含有侵填体。【结论】综合运用常规解剖方法和树脂铸型技术,不仅可以较系统地研究导管主要特征,还发现了毛竹材中特殊的导管结构和纹孔分布规律。     

Observation of etch pits in Fe-36wt%Ni Invar alloy

To indirectly investigate the dislocation behavior of Fe-36wt%Ni Invar alloy by the etch pit method, polished Invar specimens were etched by a solution containing 4 g copper sulfate, 20 mL hydrochloric acid, and 20 mL deionized water for 2 min. Etch pits in the etched surfaces were observed. All the etch pits in one specific grain exhibited similar shapes, which are closely related to the grain orientations. These etch pits were characterized as dislocation etch pits. It was observed that etch pits arranged along grain boundaries, gathered at grain tips and strip-like etch pit clusters passed through a number of grains in the pure Invar specimens. After the addition of a small amount of alloying elements, the identification of a single dislocation etch pit is challenging compared with the pure Invar alloy. Thus, the observation of etch pits facilitates the investigation on the dislocation behavior of the pure Invar alloy. In addition, alloying elements may affect the densities and sizes of etch pits.     

土钉墙在芜湖地区软土基坑支护中的应用

芜湖地区地下工程涉及的土层主要是含水饱和的淤泥质地层。软弱土层土体强度低、土层含水量高,因此在土钉支护中降水和止水的作用尤为明显,而根据基坑等级选择合适勘察手段和方法也非常重要。在软土中土钉的计算中,除了《规程》中的方法外,还可以把土钉看作锚杆,并根据设计确定的土钉长度计算土钉外土体整体滑动稳定性。土钉布置在下部可提高土体的承载力,同时应适当缩小土钉的间距,应用复合型土钉,将多项技术措施结合来达到良好的技术经济效果。     

相邻桩锚基坑开挖变形相互影响数值分析

以两个相邻桩锚支护的基坑工程为实例,基于小应变硬化土(HSS)模型,通过Z-Soil岩土有限元分析软件建立数值计算模型,分析相邻基坑开挖对基坑变形的影响.分析结果表明:相邻桩锚基坑开挖明显减小排桩桩顶水平位移、排桩深层水平位移、坑间土体深层水平位移和坡顶水平位移,对于桩顶水平位移的影响最为显著;相邻桩锚基坑开挖也增大坑间地表沉降,产生的沉降接近两个单坑引起的沉降叠加,最大沉降位置出现在两基坑的正中央;相邻桩锚基坑的支护设计宜考虑相邻基坑开挖的影响,宜以变形不超过单坑开挖产生的水平位移为控制基准.     

高强钢丝蚀坑尺寸对应力集中效应的影响

斜拉桥拉索钢丝的力学性能对腐蚀极为敏感,腐蚀使钢丝表面产生的蚀坑会导致应力集中,削弱钢丝局部的疲劳抵抗能力,从而吸引疲劳裂纹从这里成核,这通常是斜拉桥拉索承载力和使用寿命降低的直接原因。为研究钢丝蚀坑尺寸的影响,基于数值模拟的方法,建立三维蚀坑模型来探讨蚀坑的长、宽、深对应力集中的影响。采用ANSYS建立高强钢丝的有限元实体模型,基于蚀坑的不同尺寸比例,即蚀坑深宽比、长宽比,模拟了深窄形和开放形蚀坑。通过有限元软件计算所得数据拟合出蚀坑尺寸因素与应力集中系数的曲线,根据所得曲线,拟合出蚀坑处应力集中系数随不同尺寸比变化的近似计算公式。基于蚀坑的应力分布图和应力集中系数随尺寸比的变化规律,探讨了蚀坑的长、宽、深对应力集中效应以及蚀坑处应力分布的影响,并横向比较了3个尺寸因素对应力集中效应的影响程度,结果表明,高强钢丝应力集中系数会随蚀坑深宽比或宽深比的增加而增加,而随蚀坑长度的增加而减小。此外,蚀坑长度的变化对高强钢丝应力集中系数的影响最为显著,蚀坑深度次之,而蚀坑宽度的影响最弱。     

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.