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°.     

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°.     

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...     

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。     

齐大山铁矿东帮边坡空间形态优化

针对齐大山铁矿东帮边坡空间形态优化问题,在分析边坡工程地质条件的基础上,将极限平衡法与数值模拟法相结合,评价原设计到界边坡稳定性,优化设计到界边坡的形态参数,探讨追踪距离对边坡三维稳定性的影响规律。研究结果表明：采用逐水平优化方法设计的到界边坡角为46°,每阶段的边坡二维稳定性系数均满足安全储备系数要求;边坡的三维稳定性系数与追踪距离呈负相关指数函数关系,当追踪距离为50 m时,齐大山铁矿东帮到界边坡角可设计为48°,整体边坡角提高了2°,经济效益显著。     

露天矿高陡边坡变形破坏机理及稳定性

针对露天矿普遍存在的一类复杂特殊的高陡边坡稳定性及变形区防治的问题,以抚顺西露天矿南帮变形区高陡边坡为工程背景,采用Morgenstern-Price极限平衡法与有限元数值模拟软件RFPA相结合的方法对高陡边坡的变形破坏机理及稳定性问题进行了系统的研究.研究结果表明:抚顺西露天矿南帮变形区高陡边坡破坏机制为前缘蠕滑、后缘拉裂的"坐落-滑移式"破坏,该区域稳定性差,处于不稳定状态.针对南帮变形区存在的问题提出合理的边坡变形综合防治措施.     

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.     

准东露天煤矿首采区提前转向边坡稳定性

为解决露天煤矿采区转向时的合理边坡工程位置、超前降深水平及合理边坡形态问题.结合准东露天煤矿首采区提前转向工程实例,运用刚体极限平衡法及数值模拟,探讨边坡降深水平与合理边坡角的关系,提出超前降深水平位置,并分析了边坡的破坏形式及其塑性贯通区形状,为确定转向境界,提前实现横采内排提供有力依据.结果表明:边坡降深到286水平后合理边坡角变化不大.建议西帮北部边坡超前降深到350水平处.边坡岩体的破坏方式为张拉-剪切复合型破坏,边坡开挖后在坡脚形成的应力集中造成的局部岩体破坏是滑坡发生的诱因.     

露天矿含断层复合边坡稳定性

针对露天矿在开采到界过程中边坡含有断层,到界边坡上部存在外排土场,边坡在到界过程中存在的边坡稳定性具有复杂性问题,结合乌兰图嘎露天矿一采区西帮边坡的工程实际,基于极限平衡理论和数值模拟手段,研究了断层位置对露天矿采场以及采场-排土场复合边坡的滑坡模式及稳定性的影响规律,确保了西帮到界过程中煤炭资源的安全回采.结果表明:断层的存在导致西帮到界边坡的稳定性明显降低,但断层与到界边坡的相对距离对采场边坡稳定性的影响并不明显;当断层存在时,复合边坡的稳定性随着煤柱留设长度的增加,呈现先减小后增加的趋势,到达一定距离后,断层对边坡的影响消失.     

内排压脚合理追踪距离的确定

为宝日希勒露天矿实行内排压脚滑坡防治措施,须确定合理的追踪距离,运用二维刚体极限平衡和FLAC3D数值模拟计算方法研究内排台阶与采矿台阶的跟踪距离对端帮的钳制作用的影响.分析端帮边坡应力、位移变化云图,可以看出随着跟踪距离三增大应力场、位移场发生变化的规律,即跟踪距离￡越小,边坡位移越小,边坡变形范围越小,边坡越稳定.从而确定了合理的追踪距离,证明了内排压脚、煤台阶支挡对提高边坡稳定性的积极作用.因此随着采矿工程的发展,内排土场同步发展,利用内排压脚滑坡防治方法不失为一个即经济又合适的好方法.     

元宝山露天矿内排土场压脚挂帮并行建设方案

针对内排土场发展建设速度与收容量问题,以元宝山露天矿内排土场为工程背景,基于露天矿开拓开采设计理论和边坡稳定性分析理论相结合的方法,建立内排土场形态的动态控制思路及流程,分析元宝山露天煤矿内排土场边坡动态稳定性,优化设计内排土场发展过程中各工程位置的空间形态,提出一种有利于快速占据内排空间的内排土场压脚挂帮并行建设方案.研究结果表明:采场南帮到界边坡从局部到整体均能满足安全储备系数1.2的要求,可实行挂帮排土;南帮到界边坡挂帮排土至471水平,且平盘宽度为180 m时为挂帮内排的极限位置;内排土场压脚挂帮并行排土方案能够加快内排土场建设速度,且在排土初期时可排弃空间远远大于正常排土方案.     

基于有限元折减强度法与极限平衡法结合的岩质边坡稳定性分析

 基于露天矿岩质边坡的稳定性分析及边坡角优化的需要,提出采用有限元折减强度法与极限平衡法相结合的方法对露天岩质边坡进行稳定分析,并对算例中的最终边坡角进行了优化。该方法首先利用有限元折减强度法计算出边坡内部塑性区,并假定塑性区为边坡潜在的滑动面,从而能够确定滑动面的倾角范围。此后再以此滑动面倾角范围为分析起点,结合极限平衡理论计算出在不同边坡角下的边坡安全系数。通过绘制安全系数随边坡角的变化曲线,即可找出满足安全阈值的最优边坡角。最后,采用该方法对兰伯特角铁矿中部矿区上盘边坡角进行了优化,证明了该方法的可行性。     

基于颗粒流方法的滑坡机理数值分析

基于太平岭核电厂烟墩岭边坡,在分析现场局部滑坡基础上,采用刚体极限平衡法和反分析法确定降雨工况下的强度折减系数和岩土体强度参数.借助颗粒流数值模拟方法建立烟墩岭边坡细观数值模型,通过强度折减算法估算边坡安全系数,分析了烟墩岭边坡降雨工况下的变形破坏模式.研究结果表明:烟墩岭边坡以表层粉质黏土与强风化层内的圆弧形滑动为主,坡脚临空与降雨是造成现场局部滑坡的主要原因;自然工况下,局部滑面安全系数为1.20,降雨后安全系数降为1.00;滑坡发生时,微裂隙首先出现在坡脚位置,然后沿强风化岩层倾向向上发展,最终,在坡脚位置形成40～50 m的滑坡堆积体,不会对厂房产生直接影响.     

岩体结构对工程滑坡稳定性的影响分析

在对兰州市某滑坡的自然形态、地质特征及滑坡变形特征的分析中,发现原边坡在开挖条件下稳定性较好,通过限定条件的二维刚体极限平衡原理进行滑坡稳定性安全系数计算,证明岩体结构因素对该滑坡的失稳滑动起关键性作尉.借助赤平投影图对结构面组合与边坡坡面的空间关系进行直观的解析,证明该种岩体结构对边坡稳定非常不利,解释了边坡的失稳原因.通过工程实例指出目前滑坡稳定性分析存在的问题,为岩体结构条件特殊的滑坡稳定分析提供了新思路.     

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。     

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.     

沿山坡排土场稳定性控制

针对沿山坡排土场边坡经常发生滑坡灾害的现象,提出了增加排土场排弃高度、增加容量等工程措施来增强排土场的稳定性,以元宝山露天矿225机道排土场为工程背景,应用Flac3D数值模拟和刚体极限平衡法,揭示了排土场沿山坡黄土基底变形、移动规律、破坏机理和滑坡模式,取得了显著的经济效益。     

宝日希勒露天矿端帮高位煤层靠帮回采技术研究

现阶段近水平复合煤层露天矿端帮靠帮回采建设过程中,仍然存在局限,只是研究了下部煤层的回采,对于高位煤层的回采难度较大,研究较少,因此,为了能在近水平复合煤层中进行高位煤层的回采,通过分析宝日希勒露天矿边坡工程地质情况和地层赋存特点,利用FLAC^3D构建端帮三维数值模拟模型,计算了借助内排土场平盘靠帮回采高位煤层1-2煤时换填步距与边坡稳定性的关系,设计确定了靠帮回采高位煤层1-2煤边坡稳定性控制技术及相应的靠帮回采方案。研究结果表明：端帮1-2煤高位煤层靠帮回采换填步距不超过80 m,端帮1-2高位煤层靠帮回采时,借助于发展到1-2煤台阶底板上的内排土场平盘布置设备进行靠帮回采,回采方式为分层捣运、内排追踪回填。全区靠帮回采可多回收1-2煤2.260×10⁷ t,取得49.72亿元的经济效益。