扎哈淖尔露天矿南帮横采内排边坡形态的确定

针对扎哈淖尔露天矿南帮受到顺倾地层和岩体力学性质差的影响[1-3],对初设纵采南帮到界边坡进行稳定性分析,通过建立边坡三维模型分析横采内排条件下边坡开挖位置、开挖角、追踪距离对边坡稳定性的影响,确定了横采内排条件下满足稳定性要求的南帮边坡形态。     

平庄矿压煤边坡陡帮开采三维稳定性分析

平庄西露天煤矿设计采用的到界边坡角偏于保守,造成岩石剥离耗费过多,并且坡脚积压大量优质煤层。本文应用MADIS有限元程序,对西露天矿陡帮边坡压煤区不同开挖宽度的变形规律进行了分析,结果显示开挖空间的最大位移随开挖长度的增加呈现出先陡增、接着缓增、最后趋近水平的扁"S"型增长规律,并且存在一个临界开挖宽度,使得该点可以界定为两个变形差异明显的变形阶段。据此建立边坡三维变形体力学与基于刚体极限平衡分析的MSRAMA法边坡稳态分析的关系式,提出陡帮开采下边坡三维稳定性系数计算方法,并得出陡帮开采下边坡三维稳定性随压煤分步开挖宽度的变化规律,优化压煤最佳开挖宽度。在平庄西露天煤矿Ι区坡脚压煤开采时,利用三维变形效应,采取分段开挖,跟进回填,反压护坡等措施,维护了边坡稳定,取得了良好的经济社会效益。     

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。     

司家营研山铁矿采场三维边坡稳定性数值模拟及协同监测分析

司家营研山铁矿是典型的沉积变质型铁矿,矿体赋存于单斜构造中,东帮顺倾,西帮反倾,近年发生了 多处不同规模的滑坡,边坡稳定性问题严重。 根据地质剖面资料,结合矿山采剥计划和最终境界设计方案,建立矿山 三维地质模型,并划分有限元网格。 利用 FLAC3D 对现状边坡建立静力学平衡后进行两步开挖数值模拟,分步开挖至 2022 年排除境界和最终境界,并利用现场协同监测设备对模拟结果进行验证。 结果表明:①潜在的塑性破坏区主要 分布在东帮 N26 勘探线附近及西帮 N14 勘探线附近,与滑坡现状较为吻合;②随着开采深度增加,东西帮的塑性破坏 区范围均有进一步扩大趋势,其中东帮顺层边坡侧分布范围及深度远大于西帮反倾边坡;③开挖后边坡具有向临空 面方向的变形趋势,东帮的位移值和变形区域均大于西帮,层状岩层导致整体变形具有各向异性特征;④协同监测系 统对模拟结果进行了验证,并得到了研山东帮浅部应力及损伤大于深部。 因此,司家营研山铁矿东、西帮(尤其东帮) 边坡均有潜在滑坡风险,应对其潜在塑性区采取适当加固防治措施。     

黑岱沟露天矿首采区南端帮失稳破坏模式分析

基于黑岱沟露天矿边坡工程背景和工程地质现状,针对首采区端帮排弃物复合边坡开挖卸荷问题,采用数值模拟和现场监测相结合的方法进行研究。数值模拟分析表明,开挖卸荷影响区域集中在端帮局部区域,后缘排弃物料区域影响较小;端帮边坡形成高陡临空面,岩体破碎,破坏模式以圆弧破坏为主。监测结果表明,后缘排弃物料边坡呈现自重沉降,端帮区域边坡呈现局部抬升变形,验证了复合边坡圆弧滑动破坏模式。结果为露天矿首采区端帮边坡滑动破坏防治提供了依据。     

含顺倾弱层软岩边坡三维稳定性影响因素分析

为定量揭示露天矿开挖过程中各人为因素对含顺倾弱层软岩边坡三维稳定性的影响及其程度,以扎哈淖尔露天矿南帮边坡为工程背景,基于强度折减法,应用FLAC~(3D)数值模拟软件,探讨了开挖位置、开挖坡角和内排追踪距离不同时南帮边坡的变形破坏机制和边坡稳定性的影响规律。结果表明:无论开挖位置、开挖坡角与追踪距离如何变化,横采南帮的滑坡模式均为以IVC煤底板弱层为底界面的切层-顺层滑动;在横采条件下,边坡三维稳定性主要受内排追踪距离影响,随追踪距离的增大呈负指数规律减小,且随开挖位置的向南偏移或开挖坡角的减小近线性减小;在横采条件下,内排土场与工作帮间的追踪距离控制在一定范围内时,可以充分利用边坡稳定性的三维效应回收煤炭资源。     

三维边坡稳定性系数计算新方法及其工程应用

应用有限差分程序FLAC^3D,对露天矿边坡工程在分步开挖过程中表现出来的三维变形效应进行了研究,发现随着边坡开挖长度的不同,边坡向临空侧的最大位移呈现出显著的非线性变形响应特征,即在非线性变形曲线中出现一个重要特征点和由该点可以界定的两个差异明显的变形阶段;据此建立了变形体力学与刚体极限平衡分析的关系式,进而提出了三维边坡稳定性系数计算新方法,并成功应用于安太堡露天矿西端帮工程实践,在陡帮安全回采方面,取得了良好的技术经济效益和社会效益．     

三维边坡稳定性系数计算新方法及其工程应用

应用有限差分程序FLAC^3D,对露天矿边坡工程在分步开挖过程中表现出来的三维变形效应进行了研究,发现随着边坡开挖长度的不同,边坡向临空侧的最大位移呈现出显著的非线性变形响应特征,即在非线性变形曲线中出现一个重要特征点和由该点可以界定的两个差异明显的变形阶段;据此建立了变形体力学与刚体极限平衡分析的关系式,进而提出了三维边坡稳定性系数计算新方法,并成功应用于安太堡露天矿西端帮工程实践,在陡帮安全回采方面,取得了良好的技术经济效益和社会效益．     

三维边坡稳定性系数计算新方法及其工程应用

应用有限差分程序FLAC3D,对露天矿边坡工程在分步开挖过程中表现出来的三维变形效应进行了研究,发现随着边坡开挖长度的不同,边坡向临空侧的最大位移呈现出显著的非线性变形响应特征,即在非线性变形曲线中出现一个重要特征点和由该点可以界定的两个差异明显的变形阶段;据此建立了变形体力学与刚体极限平衡分析的关系式,进而提出了三维边坡稳定性系数计算新方法,并成功应用于安太堡露天矿西端帮工程实践,在陡帮安全回采方面,取得了良好的技术经济效益和社会效益.     

露天煤矿三维边坡稳定性评价方法及其工程应用

以安太堡露天矿西端帮73200地质剖面为工程背景,构建了三维长直边坡的工程地质模型和数值计算模型,应用有限差分程序FLAC3D,研究了边坡工程在分步开挖过程中表现出来的三维变形效应,建立了变形体力学与刚体极限平衡分析的关系式,据此提出了三维边坡稳定性系数计算新方法,并成功应用于安太堡露天矿西端帮工程实践,在陡帮安全回采方面,取得了良好的技术经济效益和社会效益。     

露天矿支撑—回填动态作用下有限边坡力学模型研究

近水平内排露天煤矿其端帮演化是典型的有限边坡开挖-回填反复推进的过程,根据露天煤矿边坡特点,通过FLAC3D数值模拟软件揭示了压力拱动态发展规律,建立了有限边坡组合压力拱模型,给出了组合支撑拱失稳判据,结果表明：边坡地应力朝采掘槽中心卸载,表现为时效性的非对称压力拱形状,压帮内排及时跟进可以提高端帮边坡稳定性,其主要机理是内排台阶提供了有效支撑力,阻止了端帮边坡的蠕变发展,限制了地应力的卸载空间,掩埋了变形较大的坡脚位置,并使应力集中区域转移到内排台阶表面。     

露天矿开挖与堆载复合边坡地质与力学基础研究

露天矿开挖与堆载复合边坡的稳定性直接关系到露天矿的安全高效生产,根据排土场坐落位置的不同将露天矿开挖与堆载复合边坡分为2类。对边坡稳定性影响因素进行了分析。采用有限元数值分析方法分析了端帮开挖情况下边坡应力状态变化情况。相关结论和方法对类似边坡的稳定性评价具有理论与实际意义。     

基于强度折减法的露天矿压煤区复合边坡稳定性研究

为实现露天矿煤炭开采效益的最大化,基于强度折减理论,采用FLAC3D有限差分软件建立三维模型,研究了压煤区弱层暴露长度与深部开挖坡角对复合边坡失稳模式与稳定性变化规律影响,确定了复合边坡最优边坡空间形态。结果表明:复合边坡失稳模式与稳定性主要受边弱层暴露长度与深部开挖坡角控制,复合边坡的稳定性在深部开挖坡角大于25°时,随弱层暴露长度的增加呈现明显先减小后趋近水平发展趋势;在弱层暴露长度大于200 m时,随深部开挖坡角的增加而明显减少;应用横采内排压帮开采方式空间效应,优化后边坡形态可提高复合边坡角至16°,深部开挖坡角25°,最大限度采出煤炭612.1万t。     

大孤山露天矿西北帮边坡稳定性分析及治理措施研究

大孤山矿进入深部开采,边坡逐渐增高加陡,边帮岩体始终处于动态演化过程,边坡岩体台阶出现开裂、局部小滑坡等灾害的概率不断增多,严重影响了矿山安全开采。基于大孤山露天矿地质条件调查结果,结合室内岩石物理力学试验和岩体参数转化等研究手段,建立了边坡延深开采数值模型。以监测信息为基础,采用FLAC3D软件对大孤山露天矿西北帮边坡进行了开挖施工和削坡治理的数值模拟分析。讨论了西北帮边坡变形破坏是由量变累积到质变的渐进发生过程,由坡体内部潜在滑面逐渐破损并扩展至滑面贯通。通过对比分析开挖至-330 m境界和-438 m境界时的边坡变形场、塑性区,分析了大孤山浅部边坡与深部边坡破坏机制的不同点,研究了开挖对边坡破坏的影响,即开挖会使边坡软弱带变形剧烈增加,进而引起整个边坡失稳。通过对削坡后边坡施工开挖的模拟分析,评价了削坡工程对边坡的治理效果。削坡治理后边坡最终境界安全系数由0.98提升至1.1,边坡稳定性提高,但较设计规范的边坡永久安全系数1.2相比仍偏小,边坡仍处于欠稳定状态,需采取多种手段进行综合治理,即采用挂网喷射混凝土护面及局部设全长黏结锚杆防护的措施治理F14断层出露部分,采取预应力锚索与肋柱相结合的方法稳固楔形体边坡整体变形,采取地梁与锚桩组合的方式加固-210 m平台坡脚。     

露天矿支撑—回填动态作用下有限边坡力学模型研究

近水平内排露天煤矿其端帮演化是典型的有限边坡开挖-回填反复推进的过程，根据露天煤矿边坡特点，通过FLAC3D数值模拟软件揭示了压力拱动态发展规律，建立了有限边坡组合压力拱模型，给出了组合支撑拱失稳判据，结果表明：边坡地应力朝采掘槽中心卸载，表现为时效性的非对称压力拱形状，压帮内排及时跟进可以提高端帮边坡稳定性，其主要机理是内排台阶提供了有效支撑力，阻止了端帮边坡的蠕变发展，限制了地应力的卸载空间，掩埋了变形较大的坡脚位置，并使应力集中区域转移到内排台阶表面。     

珲春紫金曙光金铜矿露天矿边坡稳定性三维数值模拟

为研究珲春紫金曙光金铜矿露天采场整体边坡的稳定性，通过3GSM结构面摄像测量、点荷载试验并采用Hoek brown 准则获取边坡岩体力学参数并对进行岩体质量分级，结合露天矿中长期采剥计划建立露天矿开采的三维模型，利用FLAC3D并基于弹塑性本构模型进行露天矿边坡三维数值模拟分析，结果表明：①北帮边坡受断层构造及破碎带影响，岩体质量较差为IV级岩体，局部破碎区域为V级；②开挖至第6 a后，塑性区主要分布于北帮东侧边坡以及中部断层蚀变带区域；③开挖至最终境界，西北帮边坡深部的塑性区范围以及内部贯通程度明显增加，有较大的滑坡风险，应采取加固及疏干排水的防治措施。     

抚顺西露天矿开挖作用下边坡变形破坏滑动规律研究

为了研究露天煤矿边坡变形、破坏、滑动全过程,以抚顺西露天矿为研究对象,应用 CDEM 方法模拟 开挖条件下抚顺西露天矿南帮坡顶、坡中、坡底的变形、破坏、滑动规律,探讨开挖深度对南帮边坡的影响情况。结 果表明：变形阶段,边坡整体向下压密变形,积蓄变形量;满足破坏条件,进入破坏阶段,边坡顶部受拉,萌生拉张裂 纹,裂纹沿着弱层面扩展,坡顶和坡底裂纹逐渐连接,最终贯穿边坡模型;滑动阶段,裂纹上下贯通形成滑体轮廓, 滑体沿着裂纹面发生失稳滑动,最后在坡底剪出。随着开挖深度增加,南帮弱层出露越多,边坡的临空区域增多, 引发滑坡几率越高,当开挖深度达到标高为-164 m 后,南帮边坡出现大规模滑坡,且滑坡模式为滑移—剪切式,研 究成果为抚顺西露天矿边坡治理与防护提供数据参考。     

渗流作用下含断层边坡稳定性模拟分析

为了研究含断层边坡在渗流作用下稳定性问题,以伊敏露天矿三采区端帮边坡为研究对象,建立相似材料模型并结合数值模拟,对渗流作用下含断层边坡稳定性进行模拟研究。研究结果表明:断层在坡体中的相对位置对边坡稳定性影响变化显著。断层位于坡体中部时,边坡变形及其剪应力较大,此时断层对边坡稳定性影响最大。随开挖推进坡体逐渐前移,断层附近变形及应力值逐渐减小,断层对边坡影响逐渐减小。开挖不同阶段边坡稳定性主要影响因素不同。开挖前期影响边坡稳定性的主要因素为断层,后期逐渐转化为渗流作用。边坡第五次开挖后在断层和渗流的耦合作用下沿弱面滑移失稳。     

眼前山露天矿边坡岩体损伤规律研究

综合运用损伤力学、断裂力学、FLAC-3D及三维节理网络模拟等理论与技术,建立了三维节理岩体损伤演化的分析模型和计算程序,使节理岩体损伤断裂分析与岩体边坡开挖数值模拟有机地结合在一起,为研究探讨节理岩体边坡损伤演化规律提供了一种方便实用的方法.通过对鞍钢眼前山露天铁矿南帮边坡的模拟分析,定量揭示了露天矿边坡节理岩体伴随采矿开挖的损伤劣化的演化规律,为评价露天矿边坡稳定性与可靠性的动态变化规律奠定了基础.     

南芬露天铁矿下盘采动时边坡稳定性数值模拟

通过分析南芬露天铁矿下盘边坡的区域地质资料,确定出降雨和爆破震动为影响边坡稳定性的主要因素。根据前期研究成果,对5#坡体剖面建立数值模拟计算模型,同时导入SLOPE/W模块,分析爆破和降雨耦合作用对扩帮前后边坡稳定性的影响。研究结果表明：岩体扩帮采动前后孔隙水压力变化不大,但是在近似梯形岩体开挖之后,一部分自重应力被消除,对边坡的地应力产生了显著影响。扩帮采动后的边坡在耦合作用下整体安全性变差,但依然保持稳定。286~454 m段属危险性边坡,454~574 m段边坡保持稳定。