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。     

露天矿含断层与顺倾弱层群边坡形态分段优化研究

针对横采内排追踪压帮条件下露天矿含断层与顺倾弱层群边坡稳定性分析与形态设计难题,顾及露天矿层状边坡垂直方向上的地层岩性、工程发展过程中的服务时间、要求的稳定程度等方面的差别以及深部边坡稳定性的三维效应,以胜利东二号露天煤矿首采区南帮为工程背景,采用二维极限平衡法与三维数值模拟相结合,对露天矿含断层与顺倾弱层群边坡形态进行了分区段优化。研究表明,胜利东二号露天煤矿边坡稳定性主要受坡体内一系列顺倾弱层控制,断层可能作为滑体的边界,其潜在滑坡模式为以圆弧或断层为侧界面、以弱层为底界面的切层-顺层滑动或切层-顺层-鼓胀破坏|随着追踪距离的增大,边坡的破坏模式由浅部大范围破坏逐步过渡为深部破坏,是深部边坡稳定性下降的根本原因|分段优化后的边坡应划分为三个阶段,整体边坡角14°,横采工作帮与内排土场间的追踪距离应为50m。     

扎哈淖尔露天矿北帮边坡稳定性研究

为了最大限度采出煤炭资源,基于刚体极限平衡理论与强度折减理论,利用CAD软件二次开发与FLAC3D软件分别建立扎哈淖尔露天矿到界北帮边坡二维与三维分析模型,研究了在二维纵采条件下和三维横采内排条件下的北帮边坡失稳模式与稳定性变化规律,确定了到界边坡最优边坡形态。结果表明:到界边坡失稳模式与稳定性主要受511煤层顶板、532煤层底板和543煤层底板弱层控制,其滑坡模式为开挖后的临空面与弱层面为底界面的切层-顺层组合滑动;结合不同弱层层位位置,在纵采条件下分阶段确定了北帮到界边坡形态;利用横采内排的开采程序,在空间上借助于横采工作帮与内排土场支挡的三维效应,最终确定弱层暴露长度为100m,开挖坡角33°,北帮到界局部边坡角可提高11°,可使煤炭开采效益最大化,最大限度回采煤炭资源155.7万t。     

霍林河南露天煤矿横采内排工艺应用

针对霍林河南露天煤矿横采内排工艺应用现状,考虑到内排追踪距离、边坡稳定性等因素,采用理论分析与现场踏勘相结合的方法,确定了最小内排追踪距离,选取典型剖面分析南露天煤矿现状端帮、横采工作帮、横向内排土场边坡的稳定性,并确定了端帮边坡和横向内排土场边坡的最大稳定帮坡角。分析得出横采内排工艺端帮边坡、工作帮边坡以及横向内排土场边坡均满足安全储备系数要求,计算得出端帮边坡最大稳定帮坡角为25°,横向内排土场边坡最大稳定帮坡角为17°。     

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。     

三维效应下内排追踪距离对边坡稳定的影响

为保障露天矿边坡安全,提高露天煤矿资源采出率,根据边坡变形破坏机理及影响条件,对露天矿横采内排过程中,采场形态对露天矿边坡稳定性的影响进行研究;以巴基斯坦塔尔煤田为研究对象,通过FLAC^3D分析边坡变形破坏机理,明确滑坡模式,对横采内排追踪距离进行分析,为煤矿边坡优化提供参考依据。结果表明：边坡破坏类型属于张拉-剪切复合型,受到采场工作帮与内排土场的双重支档作用,边坡稳定性整体增大;当内排追踪距离为50～100 m时,边坡三维空间效应显著,稳定性较高;随着追踪距离增大,稳定性越来越差。     

安家岭矿端帮煤开采边坡稳定性分析与控制北大核心

为解决安家岭露天矿端帮到界边坡压煤问题,结合安家岭露天矿北帮到界边坡实际情况,运用极限平衡方法,对回采高度、整体边坡角与边坡稳定之间敏感性分析,采用三维数值模拟方法研究横采内排追踪距离、内排压脚高度与边坡稳定性关系。结果表明:回采高度由1276m水平降至1264 m水平、整体边坡角由34°提高至35°时,边坡稳定系数变化最为敏感,综合分析确定端帮压煤回采方案为回采高度1264 m水平、整体边坡角35°;横采内排追踪距离为30m、横采内排压脚高度24 m,可实现煤炭资源安全高效回收,同时具有较高社会效益。     

露天矿顺倾软弱基底内排土场边坡空间形态优化

针对顺倾软弱基底内排土场边坡的空间形态问题,以白音华三号露天矿为工程背景,基于刚体极限平衡与三维数值模拟的手段,分析了内排角度及内排土场发展至不同工程位置对内排土场边坡稳定性的影响。研究结果表明:白音华三号露天矿内排土场边坡滑坡机理为基底弱层在排弃物料自身重力作用下产生塑性屈服,与排弃物料内部产生的滑面贯通,形成以剪切圆弧为侧界面、基底弱层为底界面的切层-顺层滑动;内排土场边坡参数为内排推进距离1 000 m,内排角度14°,平盘宽度67 m时满足安全要求;顺倾软弱基底内排土场边坡随着内排边坡角的减小及推进距离的增加,内排土场边坡稳定性近线性增加,且内排边坡角对边坡稳定性的影响较显著,据此可确定顺倾软弱基底内排土场边坡的空间形态。     

扎哈淖尔露天矿横采南帮边坡压脚形态优化研究

针对扎哈淖尔露天矿横采南帮边坡持续变形影响地面输煤系统正常运行以及横采区域安全稳定开采的问题,通过对横采南帮边坡监测数据和边坡稳定性进行分析,进而提出内排压帮提高边坡稳定性的方案,并对压帮高度、边坡形态进行优化。     

白音华四号露天矿含断层逆倾边坡形态优化

白音华四号露天矿首采区西端帮为逆倾层状边坡,受坡体内顺倾断层及弱层双重影响,开采过程中存在滑坡风险。为保障采剥作业安全,开展了西端帮边坡稳定性研究工作。选取西端帮断层区的典型工程地质剖面作为研究对象,基于数值模拟,分析研究边坡变形破坏机制及潜在滑坡模式;基于刚体极限平衡法,对边坡稳定性进行定量分析。研究结果表明:边坡的滑移模式为圆弧、断层为侧界面,弱层为底界面的切层顺层滑动;边坡形态优化设计结果:三系底板弱层以上边坡角为18°,优化后的整体边坡角为23°。     

新疆准东露天煤矿单一巨厚煤层复合边坡空间形态优化

针对单一巨厚煤层露天矿土-岩复合边坡稳定性及空间形态问题,以新疆准东露天矿为工程背景,采用刚体极限平衡和FLAC3D数值模拟相结合的方法,研究了露天矿复合边坡的稳定性及空间形态,分析了复合边坡的潜在滑动模式及稳定性规律,确定了采场与排土场的最大安全距离。研究结果表明:新疆准东露天矿采场最终边坡角为34°,排土场边坡角为23°,排土场与采场安全距离为150 m时满足安全性与经济性要求;单一巨厚煤层露天矿土-岩复合边坡的滑坡模式为沿排弃物内部的圆弧滑动和以坡体出露弱层面为底界面的组合滑动;在岩体自身重力作用下,单一巨厚煤层露天矿土—岩复合边坡破坏形式为拉张—剪切复合型。     

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。     

近水平露天矿内排重复剥离量及留沟深度

分析了近水平露天矿分区开采中全压帮、半压帮及全留沟内排方式的特点,并得出了在全压帮和半压帮内排条件下计算重复剥离量的公式。运用露天采矿学的基本原理,根据矿山内排端帮单双环运输的运距,建立了以留沟深度为基本变量的经济效益数学模型,推导出留沟深度的效益函数,使压帮内排的经济效益实现最大化。最后分析了影响最佳留沟深度的因素,得出对于近水平缓倾斜露天矿田内排,开采深度、坑底宽度和端帮边坡角对最佳留沟深度影响较大。     

露-井联采下煤层倾角对边坡稳定性影响规律研究

随着我国煤矿井下支护技术和设备的快速发展,利用井工开采露天煤矿端帮呆滞煤技术也日渐完善,为了研究不同煤层倾角条件下,露-井联采叠加扰动对露天煤矿端帮边坡稳定性的变化规律,依据煤层赋存条件及开采方式将端帮边坡下煤层倾角分为水平、水平、顺倾、逆倾3种类型,采用理论推导分析井工开采对端帮边坡的破坏原理,根据安家岭露天煤矿的岩体力学参数建立数值模型,通过数值模拟方法从端帮边坡的高应力区分布、变形破坏程度和破坏范围3个方面进行研究,得出露天煤矿端帮相同开采工艺、不同煤层倾角条件下边坡稳定性变化规律。结果表明:煤层倾角越大,工作面两侧高应力区影响范围越大,合理控制开切眼位置与边坡面的距离,可避免井采高应力区对边坡稳定性的影响;端帮下煤层倾角越大,井工开采后边坡的破坏范围越大;煤层为顺倾赋存状态时的对边坡的破坏程度大于水平赋存状态,而逆倾赋存状态破坏程度小于水平赋存状态;端帮下煤层顺倾状态不利于边坡稳定,煤层逆倾状态有利于边坡稳定。     

露井联采下采动边坡移动规律及开采参数优化

针对安太堡露天矿南部采用地下开采后,后期露天开采边坡稳定性将受到很大影响的情况进行了研究。研究结果表明,水平煤层露井联采下露采边坡岩体破坏规律存在明显的3个破坏分区,地下开采导致上述3个分区存在不同的变形特征,其露井联采边界参数是决定3个分区稳定的关键因素。通过对边界参数的优化分析,要确保安太堡南帮边坡岩体的稳定,地下与露天之间必须协调开采：其地下矿井需重新确定地下开切眼位置,即以Y=74 160为界以南布置地下开采工作面;露天矿开采考虑到安太堡南帮上部边坡岩体受地下开采影响明显,提出了南帮露天开采应采用“组合边坡”的设计思想,即+1 375以上平台岩土边坡角度应由原来的75°降低到62.58°。     

相邻顺倾弱层对露天矿开采边坡稳定性影响的数值模拟

顺倾弱层对露天矿开采边坡稳定性影响很大,尤其存在相邻顺倾弱层条件下边坡稳定性问题更加复杂,且对稳定性影响的研究难度更大。采用有限元数值模拟的计算方法,对含相邻顺倾弱层的露天矿开采边坡进行稳定分析,得到露天矿开采过程中边坡岩体应力状态和边坡变形运动趋势,研究结果为露天矿开采边坡稳定性评价提供可靠依据。     

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。     

露天边帮煤井工长壁综放开采工作面顶板压力计算

受露天矿剥离和内排回填的影响,采用井工长壁采煤法回采露天矿边帮煤的采煤工作面的顶板结构、覆岩活动规律、矿山压力显现规律与常规井工矿井地层条件下的工作面相比存在显著差别,因此,顶板压力计算方法也需要根据露天矿边帮煤特殊的顶板覆岩结构特点和应力场环境进行理论和实验研究。以黑岱沟露天矿一采区西帮和南帮煤为研究对象,分析其边帮煤层顶板覆岩结构特点。对于经过内排回填,且剥离较多的低台阶处煤层仅保留较薄且强度较低的基岩顶板,其上覆盖厚层的松散排土。这种软弱薄基岩厚松散覆盖层的顶板本质上不存在关键层,露天矿台阶下保留的软弱薄基岩仅仅作为井工长壁工作面的直接顶提供有限的保护作用。由于厚层的松散排土载荷作用,软弱薄基岩的破碎也较为严重。按照传统的矿山压力理论,这种不存在关键层的软弱薄基岩厚覆盖层的顶板压力应当按照支架上方全部岩层重量进行计算。然而,根据相似材料实验结果显示,支架实际受压比其上方岩层重量小得多。实验证明在没有关键层的顶板岩层中仍然存在某种保护结构。根据实验观察和矿山压力理论分析,结合放矿理论,提出了软弱薄基岩厚覆盖层的椭球拱结构和直接顶自承能力相结合混合力学模型。在露天矿边帮下煤层还存在另一种未进行内排回填的薄基岩无覆盖层的顶板覆岩类型。对于这种顶板覆岩类型,提出了薄基岩无覆盖层的台阶式悬臂梁结构和直接顶自承能力的混合力学模型。本文总结了露天矿边帮煤层3种顶板覆岩类型,推导建立了露天边帮煤井工长壁开采工作面3种顶板结构条件下的顶板压力计算解析公式。按照软弱薄基岩厚覆盖层的椭球拱结构和直接顶自承能力相结合混合力学模型计算的顶板压力与相似材料实验结果相吻合。考虑了直接顶自承能力计算的顶板压力比传统不考虑直接顶自承能力的顶板压力小约14%。采用实验和理论分析方法,对露天边帮煤井工长壁工作面开采过程顶板垮落、覆岩活动,顶板压力计算等矿山压力问题进行了系统研究。     

地下采煤对巍山山体裂缝影响的有限元分析

以开滦矿区赵各庄矿附近的巍山山体裂缝为研究对象,在归纳、分析以往资料的基础上,通过现场监测、数值模拟及综合因素耦合分析等方法,对巍山山体裂缝的成因、发展规律及其与地下采矿等因素的关系进行了研究.重点探讨了赵各庄矿井下开采对巍山山体稳定性的影响.数值模拟和现场监测结果表明：在巍山坡脚不被破坏的情况下,巍山不会产生大规模的滑塌破坏;巍山山体的破坏主要是山体南侧的各煤层开采引起山体产生向南方向的水平位移,由于山体各部位的位移不协调,在山坡上产生拉应力,形成山坡上的陡坎.