基于端帮开采的边坡稳定性及巷道布置形式优化研究

为高效、安全回采露天矿开采后端帮大量压煤,查明端帮开采下群巷效应所引起的边坡变形和应力重新分布特征,保证边坡稳定安全;以某露天矿为工程背景,通过分析端帮开采煤柱应力分布特征来确定合理的端帮开采煤柱设计参数;采用Midas GTS NX有限元数值模拟来研究端帮采煤所引起边坡的受力和变形特征及验证边坡稳定性;进一步通过优化采巷布置形式来提高回采率。研究结果表明:对于端帮厚煤层开采而言,煤柱强度、尺寸及采巷布置形式是影响边坡稳定性的主控因素;单、双排采巷布置下整体边坡安全系数分别为1.21、1.14,边坡安全性降低,但仍能够满足安全系数要求;端帮压煤回采率将提高5%,能够有效回收端帮压覆资源量。     

白音华1号露天矿北帮边坡稳定性分析

针对白音华1号露天煤矿采场北帮复合顺倾边坡的工程实际,基于刚体极限平衡分析手段,应用FLAC~(3D)软件对边坡的应力应变和位移变化进行了数值模拟分析。研究了露天矿土岩复合顺倾边坡的滑坡模式和稳定性,计算出最终工作平盘宽度从而确定最终边坡形态,确保采场北帮煤炭资源开采的安全。研究结果表明:白音华1号露天矿采场北帮复合顺倾边坡的滑坡模式为组合滑动;通过边坡稳定性分析确定边坡抗滑稳定安全系数,使采场北帮复合顺倾边坡满足安全要求的边坡角为13°。保证安全生产的前提下,寻求经济收益最大化。     

扎哈淖尔露天矿南帮边坡稳定性分析

为保证扎哈淖尔露天矿南帮边坡采剥过程的安全,对南帮边坡稳定性进行研究,通过分析弱层和水对南帮边坡稳定性的影响,提出采用压脚和筑排水沟等治理方案来提高南帮边坡的稳定性。     

抚顺西露天矿现状边坡稳定性分析

为进一步研究抚顺西露天矿边坡稳定性,采用岩石力学实验、边坡稳定反分析等数据,利用极限平衡量分析法对抚顺西露天矿边坡进行研究,构建了数值模型,通过对西露天矿坑6个计算剖面的计算,得出西露天矿边坡的安全系数;并对计算剖面进行了边坡稳定性初步验算。验算结果表明:各剖面线安全储备系数大于1.05,境界内开采区域边坡满足生产安全储备要求。     

黑山露天矿浅部火烧区边坡稳定性研究

为了研究黑山露天矿浅部火烧区边坡稳定性的变化规律,确保开采过程有序安全进行,采用Geo-Studio分析软件计算不同深度时端帮火烧区边坡的边坡安全系数,并进行了在非自燃状态下和关键层控制状态下的稳定性分析。分析结果表明:火烧煤层对端帮边坡稳定系数的折减幅度为36%;火烧区端帮边坡稳定系数随开采深度的增加呈线性规律递减,当端帮高度达到170 m时,边坡稳定性下降至极限平衡状态;最危险滑面始终从火烧煤层切出,可以通过改变火烧煤层这一关键层的力学参数来提高边坡稳定性。     

端帮压煤井工开采下采高对坡体稳定性的影响研究

为探究端帮压煤井工开采采高对边坡稳定性的影响,本文通过FLAC3D数值模拟软件,探究采高对临界状态下坡体水平位移、潜在滑移面以及边坡安全系数的影响。结果表明:坡体中最大水平位移均出现在4号煤层与坡面相交处,随着采高的增加坡面监测点的水平位移均有小幅下降;坡体中出现两条潜在滑移面,一条滑面从坡脚处起始后贯穿至,另一条从4号煤层与坡面相交处起始后贯穿至坡顶;边坡安全系数随采高的增加而呈线性规律降低。采高为6m时,边坡安全系数依然大于1.2的中长期边坡稳定性要求,边坡处于稳定状态。因此,该矿可在边坡稳定性要求满足的条件下将9号煤层全部采出。     

极限平衡法与有限元强度折减法在露天矿边坡稳定性分析中的应用对比

阐述了极限平衡法和有限元强度折减法两种边坡稳定性分析方法的基本原理,采用Slide 6.0和Phase2 8.0两款软件对某露天矿西部边坡的稳定性进行分析,对比极限平衡法与有限元法计算出的安全系数。计算结果显示,两款软件计算出的安全系数接近,有限元法为1.0,极限平衡法为1.04~1.06,安全系数均达不到该边坡所要求的最低安全系数1.25,必须对边坡加固。根据软件数值分析出的滑移面用长锚索进行加固,加固后边坡安全系数为1.25~1.41,达到西部边坡的安全要求。经过对边坡稳定性的分析发现,极限平衡法和有限元法计算的安全系数均符合实际工程情况,适用于相似边坡的稳定性分析。     

相邻露天矿边帮压煤协调开采技术

为了解决相邻露天矿独立开采时存在的边帮压煤与边坡安全问题,通过理论计算与分析,提出相邻露天矿边帮压煤协调开采技术。分析实施该技术的条件与基础,给出边帮压煤剥采比的概念及计算方法;研究相邻露天矿采剥工程位置的协调衔接,排土空间的合理分配与利用,开拓运输系统的优化布置等关键技术内容。在国电蒙东公司旗下的2个露天煤矿进行了实践,结果表明:此技术能够使相邻露天矿边帮压煤得到安全、经济地回采,有效提高煤炭资源采出率,实现经济效益最大化。     

露天矿端帮采煤机开采参数设计方法

为了提高端帮压煤回采率，保证端帮采煤机作业安全，分析了平朔东露天煤矿端帮压煤开采可行性，提出了端帮压煤开采参数设计方法，包括端帮采煤机工作区域参数设计方法以及煤柱参数计算方法，并验证了煤层上覆岩体安全厚度，采用Midas GTS NX有限元软件模拟了端帮压煤开采后的边坡稳定性情况。研究结果显示，东露天矿端帮压煤采用端帮采煤机开采方案可行，设计端帮采煤机工作区域长度80m，宽度40m，端帮采煤机水平最大开采深度300m。单排采巷条件下设计4煤支撑煤柱宽度50m，隔离煤柱宽度20m，9煤支撑煤柱宽度60m，隔离煤柱宽度24m。上覆岩体厚度满足安全要求，端帮压煤开采后端帮边坡较为稳定。     

开挖卸荷情况下露天矿边坡变形特征

针对开挖卸荷情况下露天矿边坡的稳定性问题,采用数值模拟和理论分析方法研究了开挖卸荷情况下边坡的变形特征,提出了一种实用的边坡稳定性快速识别方法。以黑岱沟露天矿首采区南端帮沿帮排土场边坡为例,采用有限元数值模拟方法分析端帮分步开挖情况下典型剖面的应力特征和变形特征,总结了边坡变形在时间和空间2个维度上的特点;从理论上分析了开挖卸荷情况下露天矿边坡变形的累积效应和边坡失稳破坏时变形不再有序增长的原理;对比监测结果和安全系数计算结果,相关结论和方法适用于工程实际。     

东明露天矿含软弱层端帮边坡稳定性控制方案优化

针对断层、降水及弱层等因素诱发露天矿端帮边坡变形失稳的问题,以呼伦贝尔东明露天矿北帮边坡为工程实践背景,采用数值模拟理论和极限平衡分析相结合的方法研究存在于北帮的弱层对边坡岩土体变形位移规律的影响,同时结合极限平衡分析方法对北帮边坡稳定性的控制提出了2种方案,即削坡减载和削坡减载+压脚;通过分析研究,并基于Geo-slope的计算结果和工程地质条件,最终采取削坡减载+压脚方案,为实际开采过程的安全高效生产提供了参考。     

哈尔乌素露天煤矿北端帮边坡稳定性分析

受露天开采方式的特殊性和采场构成特征,端帮边坡角度是决定露天煤矿经济效益和生产安全的重要因素。为保证露天矿正常生产作业,边坡稳定性问题不容忽视。结合哈尔乌素工程地质及实际端帮形态,采用强度折减法和极限平衡法对哈尔乌素露天煤矿北端帮边坡角度分析,确定在目前状态下最小稳定系数为1.14,破坏模式为潜在圆弧滑动面位于最下部高台阶内部的局部破坏,基本处于稳定状态。最下部台阶高度是影响北端帮边坡稳定性的关键因素,在采剥工程位置允许的情况下可以适当降低最下部台阶的高度77 m左右,其稳定系数可提高至1.26。     

凹山铁矿边坡自动监测下的靠帮开采

针对马钢集团铁矿石需求和凹山露天矿生产条件,提出了通过边坡自动监测保证露天矿靠帮开采回收残余资源期间生产安全的方法。通过矿山动态地质数据库分析凹山露天矿残余铁矿资源的赋存形态、储量、采剥关系等信息,确定回收范围为东南帮。在露天矿西北帮边坡稳定区域布置1台边坡雷达,对东南帮资源回收区及边坡影响区进行分区域、连续、反复扫描,实时反馈边坡位移和速度,为靠帮开采生产计划编制提供安全保障。通过边坡雷达的连续监测,掌握了边坡形态变化、爆破震动、连续降雨等因素对边坡变形的影响规律。控制爆破会打破原有裂隙的力学平衡状态,但边坡变形只发生在爆破时段,后期通过加强监测可保证爆破影响区边坡安全;降雨对凹山露天矿边坡变形的影响是可逆的,强降雨期间可根据边坡监测结果采取人员、设备疏散等措施。凹山露天矿安全回收挂帮残余铁矿石资源逾5 Mt,创直接经济效益逾1.2亿元。     

平朔东露天矿端帮开采技术

分析了平朔东露天矿4#、9#煤端帮采煤的可行性,通过计算端帮煤柱整体安全系数,结合东露天矿生产条件,得出4#、9#煤采取单排采巷,4#、9#煤支撑煤柱宽度分别为5 m与6 m,隔离煤柱宽度分别为20 m与24 m,隔离煤柱间支撑煤柱数量都为10,通过采取端帮采煤,可多采出原煤28.47 Mt。分析端帮采煤与矿坑生产时空关系,保证端帮采煤上覆岩层安全厚度,使得端帮开采不影响矿坑正常生产与设备安全作业。     

露天矿最终帮坡角及采深协同优化研究

最终帮坡角和采深是露天矿境界设计中2个相互影响的关键参数,其取值与露天矿的安全经济性密切相关。为探讨上述2个参数的合理取值,以西藏某露天铜矿12#典型勘探线剖面为研究对象,按经验类比法初步确定该剖面西、东边帮的最终帮坡角取值范围为38°~44°,选取不同的两帮坡角度值组合,根据境界剥采比小于经济合理剥采比的原则,计算得到底部标高取值范围为+ 4 135~ + 4 108 m。构建了该剖面的露天境界最终边帮有限元数值模型,采用强度折减法计算得到西、东帮的稳定安全系数,根据实际工程设计需要的边帮安全系数以及开采的经济性,得到该剖面合理的最终帮坡角与采深。研究表明：露天边帮稳定性随着最终帮坡角和采深的增加逐渐降低,且最终帮坡角的变化对本侧边帮稳定性的影响远大于对侧边帮,两参数之间互相影响,共同决定露天矿的安全经济性;计算得到该剖面合理的西、东帮最终帮坡角分别为42°、43°,底部标高为+ 4 117 m,总采深为920 m。所采用的露天矿最终帮坡角及采深的协同优化思路可为露天矿山科学确定相关参数提供参考。     

露天矿最终帮坡角及采深协同优化研究

最终帮坡角和采深是露天矿境界设计中2个相互影响的关键参数，其取值与露天矿的安全经济性密切相关。为探讨上述2个参数的合理取值，以西藏某露天铜矿12#典型勘探线剖面为研究对象，按经验类比法初步确定该剖面西、东边帮的最终帮坡角取值范围为38°~44°，选取不同的两帮坡角度值组合，根据境界剥采比小于经济合理剥采比的原则，计算得到底部标高取值范围为+ 4 135~ + 4 108 m。构建了该剖面的露天境界最终边帮有限元数值模型，采用强度折减法计算得到西、东帮的稳定安全系数，根据实际工程设计需要的边帮安全系数以及开采的经济性，得到该剖面合理的最终帮坡角与采深。研究表明：露天边帮稳定性随着最终帮坡角和采深的增加逐渐降低，且最终帮坡角的变化对本侧边帮稳定性的影响远大于对侧边帮，两参数之间互相影响，共同决定露天矿的安全经济性；计算得到该剖面合理的西、东帮最终帮坡角分别为42°、43°，底部标高为+ 4 117 m，总采深为920 m。所采用的露天矿最终帮坡角及采深的协同优化思路可为露天矿山科学确定相关参数提供参考。     

陷落柱对露天矿非工作帮边坡稳定影响及控制对策

为了掌握陷落柱不良地质构造对露天矿非工作帮边坡稳定的影响规律,解决受其影响而引起的边坡失稳的问题,以平朔安家岭露天矿北帮为研究对象,采用Geo-Studio软件对陷落柱影响下北帮边坡的稳定性进行了分析计算,以计算结果为依据,结合现场实际情况,针对存在滑坡隐患的不稳定区域提出了内排压脚的防治措施。研究结果表明:内排压脚防治措施可以有效提高边坡安全系数,降低陷落柱对边坡稳定性的影响,对于保障安家岭露天矿非工作帮边坡稳定与安全、实现高效生产具有重要实践意义。     

采空区影响下猫儿沟露天矿边坡稳定性研究

为分析猫儿沟露天矿外排土场边坡受井下采空区影响,基于北外排土场边坡的井上井下对照图,建立了NZG1剖面的工程地质简化模型;通过改变采空区工作面的推进距离,对不同推进距离下的NZG1剖面进行稳定性计算,采用数值模拟确定NZG1剖面滑动模式。结果表明:若井工矿工作面正常推进,其对该露天矿北外排土场西部边坡的影响特别大,根据强度折减法,初步得出采沉影响下西部边坡的稳定系数远小于安全储备系数1.3的需求;最终所得到结论是通过稳定计算结果显示其稳定系数满足安全储备系数要求,不建议对井下煤层进行开采。     

某露天煤矿陡帮开采技术方案比选

针对国内部分露天煤矿在生产过程中剥采比变化较大,而常规的均衡方法无法满足露天矿生产要求的问题,提出陡帮开采技术方法,分析了单台阶依次轮流开采、组合台阶开采、并段爆破分段采装开采及雁行追踪式开采的技术特点及适用条件,由此确定出开采参数,并对各方案进行生产能力验证,选出可行性开采方案。通过分析各年生产剥采比的变化规律,依据陡帮开采方式均衡原理,对各可行性开采方案进行优化,并比较各开采方案的生产剥采比、加权运距、设备生产效率,从而确定最优开采方案。实例分析表明,组合台阶式陡帮开采技术方案最优,简单实用。陡帮开采技术对解决露天矿生产剥采比变化问题效果显著。     

基于FLAC~(3D)的露天矿边坡稳定性分析与研究

采用FLAC~(3D)对露天矿边坡稳定性进行数值模拟,揭示工作端帮的破坏机理。采用Spencer和bishop 2种计算方法进行边坡稳定性计算,结果表明,采场端帮潜在滑坡破坏模式为粉质黏土内部圆弧剪切与土岩分界面顺层滑动形成的组合滑动模式,为边坡失稳的预防和治理提供了科学的依据。