露天煤矿采区转向接续期间剥采工程优化

 近水平煤层露天煤矿划分成多个采区按顺序开采,上一个采区开采即将结束转向下一个采区开采时,需要做好两个采区在转向过渡期间的剥采工程优化安排,以保证转向过渡顺利.本文以平朔安家岭露天煤矿首采区向二采区转向开采期间剥采工程为例,提出了缓帮L型转向方案、缓帮扇形转向方案、重新拉沟开采转向方案,采用方案比较法分析比较了3个转向方案的生产剥采比、转向过渡时间、剥采运距及经济效益等,确定采用L型转向方案.在采区接续工程位置确定研究中,提出了多种两个采区V-P曲线接续方案,分析不同接续方案的生产剥采比、过渡时间等的变化规律,综合分析确定合理的转向过渡方案,并对两个采区的逐年剥采工程量进行优化.     

露天煤矿采区接续方案

 在大型近水平及缓倾斜煤田露天开采时,通常划分多个采区依次开采。在新旧采区接续时,存在采区转向过渡方式选择、采区接续位置确定、接续期间开拓运输系统布置、接续期间工程量搭配等技术难点。本文以蒙东能源控股有限责任公司西二号露天煤矿为例,分析了4种采区转向过渡方式,确定采用直角缓帮转向的过渡方式进行采区转向过渡。采用露天矿SMCAD软件进行三维地质建模,交互式设计工作帮,模拟工程位置,精确计算相应的工程量,提出了4种两个采区间的接续方案,揭示了4种方案的工程量搭配和过渡时间等变化规律,综合分析确定了合理的采区接续方案。     

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.     

海州露天煤矿西南帮边坡稳定性分析

建立了层状岩体边坡稳定性分析的几何和力学模型,提出了层状岩体边坡最危险组合滑面的确定方法,编制了相应的计算机程序(JCIRCLE).对海州露天煤矿西南帮边坡进行了稳定性分析,提出了保证边坡稳定和生产安全应采取的预防措施.研究结果表明:所提出的层状岩体边坡稳定性分析方法是可行的,具有可操作性;海州露天煤矿西南帮边坡潜在破坏模式为组合滑面破坏,边坡处于极限平衡状态,应采取建立排水系统和监测系统及改变采矿工程顺序和使用特殊生产爆破技术等滑坡预防措施.     

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°.     

层状岩体边坡锚杆加固效应的数值分析

利用数值计算软件FLAC3D建立层状岩体边坡的稳定性分析模型,采用锚杆单元对岩体边坡进行加固模拟,得到加固后岩体的变形情况以及锚杆的受力情况.研究结果表明:边坡的破坏形式为明显的直线型滑动破坏,滑块的位移从上到下逐渐增大,水平位移最大处位于剪出口位置;层状边坡锚杆加固后,沿节理面发生一定的变形;各监测点位移沿自然坡倾向位置逐渐减小,越往岩体内部受到的开挖扰动越小;由于节理的存在,全长黏结式锚杆的轴力分布为多峰值曲线,峰值均出现在节理面位置;锚杆轴力最大位置可表征滑动面位置.     

安家岭露天煤矿扩帮工作线长度优化

为确定安家岭露天煤矿经济合理的扩帮工作线长度,采用3Dmine矿业工程软件建立了三维矿床地质和采矿模型,选取了首采区扩帮后5工作线长度方案,每个方案设置17个工程位置进行模拟开采,计算得到不同工作线长度下的煤岩量、剥采比和运距等数据指标,进而对不同开采方案进行技术经济比选和优化,以确定经济合理的工作线长度方案.研究结果表明:安家岭露天煤矿扩帮后的经济合理工作线长度为1 500 m.     

水驱型层状岩质边坡破坏机理的讨论

水驱型层状岩质边坡的破坏是一个渐进的过程.以断裂力学为理论基础,推导边坡后缘裂隙充水的临界深度公式;分析滑坡发生初期内部微裂纹的贯通机制;对顺层赋水边坡的层间破坏给出解释.研究结果表明,水对坡体的影响在相当长的时间里是以物理化学作用为主,层状岩体破坏的临界长度与坡角、孔隙率、层厚、水头和水力坡降有关,内水压力的骤然升高会加速边坡失稳.     

基于重度增加法的岩坡破坏过程流形元分析

考虑岩体边坡滑动大变形破坏特性和现有研究分析手段,提出利用第一作者团队开发研制的Geo SM A-3D,在现场岩体结构信息采集的基础上,建立岩体边坡空间数值模型,实体表征岩体三维模型;利用现代数值流形法(NMM)模拟岩体大变形破坏分析手段,在块体理论的基础上,运用有限元分析中经常用到的重度增加法,不断增加岩体的重度,直到岩体边坡中的"关键块体"产生滑动,使边坡发生大变形破坏;同时以最危险"关键块体"水平位移随重度增加发生突变为破坏依据,对边坡的安全系数进行评定.实例分析某边坡工程的破坏过程,实现了岩体边坡大变形数字表征,为边坡支护提出解决方案,为工程施工和边坡灾害的处置提供参考和借鉴.     

弓长岭岭东老岭采区下盘边坡稳定性分析与研究

本文通过对岭东矿老岭采区边坡的考察、测定和分析,认为老岭下盘边坡破坏模式为园弧形,其滑体上的诸力为重力,静水压力,爆破震动力和岩体的C.φ产生的抗滑力。采用计算机利用费辛柯法,作出危险断面形状,并用毕晓普法、极限平衡法计算了稳定系数。另外分析了炸药量、边坡角和岩体C.φ值对稳定系数的影响。经综合分析,认为老岭边坡存在不稳定体,同时提出了控制一段炸药量、泄水、清坡等措施以提高稳定系数。     

层状边坡岩体结构的后屈曲稳定性态

针对层状边坡岩体结构的赋存特点和初始缺陷特性,应用初始后屈曲理论和突变理论探讨了边坡岩体结构的分岔性态和稳定性态,得出了岩体结构的分岔方程和分岔载荷计算公式,确定了边坡岩体后屈曲状态下溃屈破坏的上下限,建立了边坡岩体结构溃屈破坏的判据,并以雅砻江下游的霸王山边坡为例给出了工程实例.研究结果表明:边坡岩体结构在其分岔点的临界值是由其突变模型的分岔集确定的;初始后屈曲理论可揭示层状边坡岩体结构后屈曲平衡路径和平衡构形的稳定性;只有考虑了边坡岩体的实际缺陷,才可得出其溃屈破坏的阈值.     

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。     

层状边坡岩体结构稳定性位移判据

根据边坡岩体渐进性破坏机理,分析了层状边坡岩体结构屈曲和后屈曲的实际变形和整体破坏过程;以其地质背景及力学作用机制为依据,考虑边坡的材料、变形特点及结构特征,抽象出实际工程中常见的满足岩梁简化条件的各种力学模型.应用后屈曲能量准则,进一步研究结构分叉后平衡路径的演化途径,给出不同约束条件下以边坡上部滑动位移、剪切滑动的极限长度等为控制变量的边坡溃屈和剪切滑动的位移判据.研究表明:该判据真实反映了层状边坡岩体结构由分叉点后屈曲性态到极值点后屈曲性态转化的耦合过程,补充了已有的岩体结构稳定性位移判据理论,可使边坡位移理论的研究进一步工程化.     

多台阶岩质边坡的稳定性分析及加固效应

为掌握多台阶岩质边坡在开挖过程中的动态变形特性及其稳定性,确定在不同施工顺序下预应力锚索对边坡的加固效应,以具体岩质边坡工程为例,基于强度折减理论,利用FLAC3D模拟分析其在开挖过程中及形成后的变形特征;对比分析不同开挖、支护顺序下预应力锚索对边坡的加固效应.研究结果表明:开挖容易使局部岩体发生破坏;预应力锚索的使用,使岩体的完整性得到提高,并能很好的约束岩体水平位移,有效改善边坡的稳定性.     

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.     

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°.     

某水电站坝肩顺坡向变倾角岩质边坡变形破坏机制研究

受岩层倾角变化的影响,某电站右坝肩变倾角岩质边坡在工程开挖后,上部和下部岩体均出现不同程度变形破坏迹象,并且其特征存在较大差异.作者在大量现场调查的基础上,从边坡工程地质条件、岩体结构特征着手分析了边坡变形和破坏特征产生差异的内在原因;并结合有限元数值模拟方法,研究了边坡产生变形和破坏的力学机制.在此基础上提出了这类边坡变形破坏特征及其成因机制的概念性模型.     

桥基荷载作用下特殊高边坡岩体力学行为三维数值分析

桥基荷载作用下高陡边坡岩体力学行为是桥基位置确定及边坡稳定性分析的基础.基于大型通用软件ANSYS,对桥基荷载作用下特殊高边坡岩体力学行为进行三维有限元分析,研究结果可为荷载作用下高陡桥基边坡稳定性分析及桥基合理位置设计提供理论依据.     

塔尔煤田Ⅱ区块露天矿到界边坡形态优化

针对露天煤矿到界边坡形态优化问题，以塔尔煤田Ⅱ区块露天矿北帮到界边坡为工程背景，综合考虑安全、技术、经济三方面因素，在分析边坡断面形态效应的基础上，基于极限平衡法提出一种近水平露天煤矿边坡自下而上的分段优化方法。采用该方法对塔尔煤田Ⅱ区块露天矿北帮边坡形态进行优化，优化前后对比可见，整体边坡角提高3°，回收煤炭增加6.332 4×10⁶ t。研究结果表明：合理利用边坡的断面形态效应与三维效应，可在保证安全的前提下最大限度回收边坡压煤。研究结论可为类似的边坡形态优化提供借鉴。     

金沙水电站坝肩挠曲边坡稳定性及其影响因素研究

针对四川省金沙水电站坝肩挠曲体边坡地质条件的特殊性,基于地勘资料,研究了其地质构造特点、成因机制及失稳破坏模式,运用Hoek-Brown准则对挠曲体边坡岩体力学参数的合理取值进行了分析,并对其稳定性及影响因素进行了研究.研究结果表明:坝肩岩体层间能干性相差大是挠曲体形成的根本原因;对于挠曲边坡,在地勘及室内实验的基础上,运用Hoek-Brown准则确定岩体力学参数是合理的;结构面连通率及降雨条件下挠曲体充水对其稳定性影响显著,随饱和度和连通率的增加,稳定系数均先平稳下降,后急剧下降.依据研究成果,对坝肩挠曲体边坡提出了加固建议,可为类似工程提供参考与借鉴.