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.     

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．     

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。     

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。     

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。     

基于位移监测信息的露天矿沿帮排土场边坡稳定性分析

以黑岱沟露天矿首采区南端帮开挖为例,在分析边坡工程地质条件和滑坡影响因素的基础上,建立了边坡变形监测系统,采用BP神经网络建立了边坡位移与强度折减系数之间的关系曲线,实现了端帮开挖过程中沿帮排土场边坡稳定性的动态评价。     

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。     

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。     

神经网络在宝日希勒露天煤矿边坡变形预测中的应用

随着宝日希勒露天矿开挖深度的增大,边坡变形的预测与控制己成为露天矿安全生产的关键问题之一。由于边坡变形预测是一个复杂的非线性问题,而传统的边坡变形预测理论计算法和实测数据分析法都不同程度存在着局限性,通过深入分析人工神经网络的结构、参数特征及学习算法,建立了边坡变形预测的人工神经网络BP模型。利用所建立的模型对边坡变形进行了预测,预测结果与实际监测数据非常接近。说明采用人工神经网络BP模型进行边坡变形预测是可行且有效的,可推广应用于工程实践中。     

露天矿端帮采场边坡变形失稳特征与支撑煤柱稳定性判别方法北大核心

针对端帮煤开采引起的端帮采场边坡变形失稳问题,以我国鄂尔多斯地区露天矿端帮煤开采工程实践为背景,建立近水平条件下端帮采场边坡岩体移动破坏三维数值分析模型,模拟再现了煤层采出-采硐群形成-巷间煤柱破坏-边坡变形破坏全过程,揭示了端帮采场支撑煤柱与边坡岩体的移动破坏特征,探明了边坡发生变形失稳的关键部位和触发条件;在特征规律研究的基础上构建了端帮采场支撑煤柱承载模型,提出了基于尖点突变理论与安全系数评价法的支撑煤柱稳定判别方法。工程应用结果表明:该方法可在保证边坡稳定的前提下进一步提高端帮压煤回采率至60%以上。     

露天矿露井协调开采边坡变形破坏机理研究

露天矿开采诱发滑坡是采矿工程中经常出现的重大工程地质问题之一,矿区滑坡集普遍性、危害性和特殊性于一体。某露天矿采用露天与井工协调开采,其露天开采边坡的变形机理与稳定性研究对开采方案设计和地质灾害防治具有重要意义。本文采用FLAC数值计算方法,研究了某露天矿边坡变形破坏机理,确定了该露天矿南帮在应用露井协调开采下边坡变形破坏机理。结果表明,当露天开采后进行地下开采时,地下开挖对边坡岩体变形破裂过程的影响表现为岩体失效变形和结构破损进程的加剧,其煤层覆岩的变形破坏规律随着煤层埋深的增加以及边坡保护煤柱的缩短而变化,因地下回采所造成的边坡岩体偏态沉降的变形移动范围将进一步偏向边坡临空面方向一侧。     

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。     

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。     

某深凹露天矿高陡边坡破坏模式分析

在详细的地质调查的基础上, 采用赤平极射投影和三维离散元计算方法相结合的方式, 确定了某露天矿高陡边坡潜在的破坏模式, 并较真实地、动态地模拟了边坡块体在开挖过程中位移和变形状态的变化特征及破坏过程, 为边坡稳定性计算提供可靠依据。     

布沼坝露天矿北帮边坡变形特征分析与变形预测

介绍了布沼坝露天矿北帮边坡变形特征,并采用灰色理论对北帮边坡今后变形发展趋势进行预测。     

布昭坝露天矿西帮边坡变形特征及失稳控制

介绍了布昭坝露天矿西帮边坡的变形和在地表、地下岩移观测中所体现出的变形特征,并根据边坡岩体组成及变形特征阐述了边坡治理的优化方案。     

白音华三号露天矿外排土场与非工作帮复合边坡稳定性分析

以内蒙古白音华三号露天煤矿为边坡工程研究背景,针对白音华三号露天矿边坡变形日趋加剧的现状,开展了边坡岩体动态变形监测,通过变形规律的分析,对外排土场与非工作帮组成的复合边坡进行了稳定性分析与计算,总结出边坡岩体的变形特点及破坏模式,提出了白音华三号露天矿非工作帮变形破坏的治理措施。     

抚顺东露天矿东帮某段边坡稳定性分析

针对抚顺东露天矿东帮某段剖面边坡的变形问题,采用大型通用有限元程序ANSYS对边坡变形进行了三维数值模拟计算,通过计算分析给出边坡岩体变形、应力分布规律以及边坡的安全系数。     

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。     

海州露天矿北帮滑移机理及防治措施

在阜新海州露天矿关闭,改建成国家矿山公园后,面临滑坡、崩塌等诸多地质灾害问题,给矿山生态环境带来不利影响,同时也威胁着矿区周边人的生命和财产安全。针对露天矿边坡滑移工程治理难题,以海州露天矿北帮滑坡治理工程为例,首先利用有限差分软件FLAC3D,建立海州露天矿北帮边坡三维数值计算模型,然后应用强度折减法进行计算,再后通过对边坡滑移特征的研究,获得了北帮各典型模拟区域的安全系数,并在此基础上提出削坡整形、泄水孔排水疏干、抗滑桩和锚杆钢筋混凝土格构护坡等滑坡工程防治措施,在施工中取得了良好的效果,对类似工程项目有借鉴意义。