基于岩体质量评价与分区的露天矿岩质边坡生态重建技术

露天矿岩质边坡生态恢复与重建是绿色矿山建设的重要组成部分,开展露天矿岩质边坡生态重建技术研究,对于实现我国绿色矿山建设具有重要的推动作用,岩质边坡极端恶劣的立地条件制约了该项工作的顺利开展。以研山铁矿东帮边坡为研究对象,在详细分析该边坡地层分布特征、岩性、结构面产状及风化程度的基础上,采用三维激光扫描技术,构建东帮边坡DTM模型,在三维激光扫描结果与地质平面图对比分析的基础上,将东帮边坡划分为北、中、南3个区域;根据岩石力学试验结果,结合各区域岩体结构面空间几何信息,采用BQ分类法对上述各区域岩体质量进行评价,结果为:北、中、南区岩体质量等级分别为Ⅳ级、III级和II级,以矿区公路为同区上、下半区的分界线,下半区岩体质量好于上半区;根据边坡岩体质量分级结果,在不同区域采用与该区域岩体质量等级及节理、裂隙发育情况相适应的生态重建方案,其中,北区上、下半区分别采用客土喷播技术和厚层基材喷播技术,且下半区喷播基材中的黏结剂和团粒剂含量高于上半区,中区上、下半区均采用以铁尾矿为基质的人工土壤喷播技术,南区上、下半区均采用爆破燕窝、植生孔与高保水绿化喷播相结合的岩质边坡生态重建技术方案;边坡平台在前期采用林地、草地相结合的生态重建技术,待平台上土壤熟化后,采用林地、中药种植地相结合的生态重建技术;根据边坡最终境界与新河的相对位置关系,采用疏干排水的方式降低地下水对边坡稳定性影响的同时,设计了边坡生态重建所需的滴灌系统。研究成果为露天矿岩质边坡生态重建技术方案选取提供了新思路。     

露天石灰岩矿山地质环境修复难度评价方法及应用研究

废弃露天石灰岩矿山地质环境修复是生态文明建设的重要组成部分,对其进行科学评级区划并提出针对性治理方案具有重大意义。基于层次分析和模糊数学基本原理,构建了废弃露天石灰岩矿山地质环境修复难度评价指标体系,提出了基于改进层次分析确定指标权重与模糊综合评价相结合的研究方法,并以山东济南市李家窝矿山为研究区,开展地质环境修复难度评价及治理方案研究。结果表明：评价指标体系中边坡倾角、危岩体分布和边坡高度为关键指标,权重分别为0.360 47, 0.194 02和0.184 36,研究区地质环境修复难度较大的区域主要存在高陡边坡与危岩体分布等特征;针对不同分区提出了相应的危岩体治理、残丘清理及续坡绿化等治理方案。研究成果可为露天石灰岩矿山地质环境修复难度评价及分区治理提供参考。     

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。     

黄石地区露天矿山边坡分类及其生态修复应用

湖北省黄石地区矿产资源丰富,露天开采矿山众多,存在大量亟待生态修复治理的边坡。根据边坡的岩体岩性、岩体结构类型、坡度、坡向、坡高的组合关系,将黄石地区的露天矿山边坡划分为难治理型、较难治理型、较易治理型、易治理型四类,指出岩质、整体状和块状结构、陡坡及以上、顺层坡、高及超高边坡的生态修复难度较大。露天矿山边坡的类型及生态修复难易程度不同,应本着技术可行性、经济合理性、施工便利性原则,因地制宜地制订生态修复治理方案,以达到修复效果和经济性的协调统一。     

基于改进RMR法及三维可视技术的岩体质量分级分区

针对传统岩体质量分级分区方法存在评价指标僵硬,考虑因素片面,结果表达单一等问题,改进了原有的RMR岩体质量分级法,采用工程岩体6级分级标准,建立了适合矿山工程实际的岩体质量与稳定性评价体系.以某矿山的工程调查取样数据为基础,采用三维模拟技术建立矿山各区域岩体的实体模型和块段模型,以及对单轴抗压强度、RQD值、节理条件、以及地下水条件等一系列岩体评价指标参数进行插值,实现了该矿山围岩质量的三维可视化分级.研究表明,矿区岩体等级大多为较好到一般的Ⅲ级水平,为矿区进行合理的支护规划以及重新论证支护比例提供了参考依据.     

基于FLAC3D的特大型露天边坡稳定性数值模拟分析

根据某大型露天边坡的工程地质条件,在岩体质量评价和岩体力学参数分析的基础上,选择具有代表性的区域,采用FLAC3D建立大型露天边坡数值模型,通过三维数值模拟,揭示了特大型露天边坡的力学环境,探讨了围岩移动变形、应力分布和破坏机理,分析了露天边坡最终应力状态、位移量、塑性区,分别进行数值模拟分析,其分析结果对该露天矿设计、优化与施工具有重要的指导意义。     

巴润矿矿岩可爆性分区研究

本文分析了国内外岩石可爆性分级的缺陷及影响爆破效果的诸因素,根据露天矿山生产需要,提出了矿、岩体可爆性分区的概念及必要性。采用岩石力学特性,岩体节理、裂隙作为可爆性分区的技术指标,确定了露天矿岩体可爆性分区的准则。采用灰色系统决策理论,建立了各分区指标的数学模型。将爆破性分区应用于巴润矿爆破技术优化中,结果表明分区方法科学、合理、实用。     

地下矿山岩体质量分级三维可视化应用研究

以某矿山勘探钻孔获得的岩体RQD值为基础，应用Surpac软件的三维建模可视化技术，通过三维块段估值计算，构建了矿区岩体质量分级分区三维模型。统计分析岩体质量的空间分布状态。结果表明，矿体Ⅰ级岩体占比29.4%、Ⅱ级岩体占比41.2%、Ⅲ级岩体占比24.4%、Ⅳ级和Ⅴ级岩体仅占5%,在-260 m中段以上以Ⅱ、Ⅲ级为主，在-260 m中段以下以Ⅰ、Ⅱ级岩体为主。根据岩体质量分级结果，建议该矿区岩体质量Ⅲ级及以下的矿体回采采用进路充填采矿法，Ⅰ、Ⅱ级岩体采用分段充填或阶段空场嗣后充填采矿法，井下溜井或硐室布置根据岩体质量的空间分布避开Ⅲ级以下的岩体，深部矿体回采的采场结构参数可以适当加大，宽度为15～18 m,长度为45～75 m,阶段高度为60 m。岩体质量分级分区三维模型可为矿山的生产建设提供重要的指导。     

露天石灰岩矿顺层高边坡环境治理措施研究

在露天矿山生态修复工作持续推进背景下,以某露天矿山作为研究实例,针对其现存地质环境与自然生态环境问题进行分析,基于边坡岩土性质与土壤营养成分判断边坡稳定性,采用"削坡平盘+钢轨桩+压坡脚+疏干排水"与"锚杆和格构护坡+挡土墙""注浆灭火+挡土墙"实行整体治理与局部治理,并进行分区生态修复方案的编制,对于露天矿山整治措施的研究具有现实指导意义。     

露天边坡监测可视化分析系统的构建与应用

随着科技的发展,GPS技术在露天矿山测量验收、边坡监测等方面得到了广泛应用。以基于GPS技术、无线通讯技术、可视化技术等建立的边坡GPS动态监测预警系统为平台,利用数学统计及三维可视化技术建立起露天矿边坡监测可视化分析系统,完善了露天矿边坡GPS监测效果,丰富了监测手段,经露天矿现场实际应用,对保证露天矿山安全生产有重要意义。     

露天矿岩质边坡生态重建技术研究现状及发展趋势

我国约有80%的矿产资源需要通过露天开采的形式来开发,矿山开采后形成的裸露边坡成为制约矿区生态恢复与重建的关键点。因此,开展露天矿岩质边坡生态恢复与重建的研究工作,对于实现我国绿色矿山建设具有重要的推动作用。在收集国内外相关研究资料的基础上,对岩体结构数字识别和岩质边坡生态重建技术进行了综述,对国内外研究现状进行了回顾与分析,进而总结了相关技术特点及其优缺点。指出在露天矿岩质边坡生态重建过程中,需在矿区地质、气候、土壤、生物、开采现状等调查的基础上,充分考虑边坡高度、坡面角、岩体空间结构几何信息、岩体风化程度及岩体质量等级对生态重建方案选取的影响,提出基于岩体结构数字识别的露天矿岩质边坡生态重建技术。对坡面适生植物筛选与生态系统长期稳定性、低成本岩质边坡植生基材的研制与开发、坡面—植生基质—根系统一体的相互作用机理及其整体力学稳定性等方面进行了展望。     

铜山口铜矿露采南部边坡稳定性分析及境界优化研究

通过对铜山口铜矿露采南部的工程地质调查分析及室内岩石试验,采用极限平衡和二维弹塑性有限元数值模拟分析方法,对其边坡稳定性进行了分析和境界的优化研究,得出了最佳境界优化方案,并提出了一些建议。     

唐河县水泥厂废弃矿山地质环境特征与治理恢复探索

通过调查露天开采的废弃大理岩矿山,明确得出:矿区现有63个采坑,18处高陡边坡,3处废弃渣堆,20处石料堆,6处危岩体,1处不稳定斜坡,6处废弃建筑,土地损毁面积297 679.41 m2,原有地质环境条件遭受了极大的破坏。为了消除矿区地质灾害、修复地形地貌景观及土地资源,基于地质工程情况,采用结构面赤平投影理论进行了分析,认为矿山岩质边坡存在发生岩体崩塌地质灾害隐患且稳定性较差。通过治理工程方案优选,采取“边坡整治工程+地形地貌整治工程+排水工程+土地资源恢复工程+生态恢复工程+警示工程+监测工程”等措施进行综合治理,以期恢复矿区生态环境。探索了恢复矿山生态地质环境的有效方法,以缓解矿业开发与环境保护之间的矛盾,为开展矿山地质环境保护和治理工作提供了依据。     

基于强度折减法的大型露天矿东端帮稳定性分析

拟建大型露天镍钴矿区,东西长1 670m,采深一般在300m以上,最高边坡高度超过600m。根据边坡不同位置的边坡高度、工程地质岩组分布特征、各岩组岩石质量等级、边坡面倾向与各岩体优势结构面的关系、边坡岩体完整程度等多项指标将边坡分为五个区。为研究该大型露天矿高陡边坡稳定性与开挖坡角及地下水位的关系,本文在考虑地下水位以上的岩土体饱和度变化的前提下,结合夏日哈木镍钴矿区高陡边坡实际工况,通过有限元软件ABAQUS和抗剪强度折减法模拟计算得到不同开采坡角的边坡稳定系数与地下水位的关系,从而确定出同一水位下的最小开采坡角,以及不同开采坡角下的最高地下水位。最终对本研究结果的分析得到开采坡角及地下水位对高陡边坡稳定性的重要性,并对该露天矿东端帮开挖提出了一系列建议,该研究对该露天矿的其他区域以及周围相似工程的开挖具有重要的借鉴意义。     

基于Whittle的露天境界动态优化研究

开采境界圈定是露天矿山开采设计的基础，境界优化结果的优劣直接制约着矿山的整体发展效益。露天开采过程中面对的是复杂多变的地质岩体、无序的品位分布、多变的经济参数等一系列非线性动态问题，现有的主流境界优化方法未能有效考虑该类问题。为实现对露天矿山境界优化的经济动态评估以及矿山剥采均衡，将露天境界优化与地质品位、矿体赋存状态相结合，根据地质数据库采用SURPAC软件建立了矿体三维实体模型和块段品位模型。借助境界动态优化分析软件Whittle，并根据某矿山实际情况，将浮动圆锥法和LG图论法相结合，在一定的技术、经济指标条件下，生成了一系列不同价格对应的露天境界优化方案。根据矿山设计生产规模，对各个境界方案进行进度计划排产，同时考虑了资金的时间价值，引入贴现率指标，获得了各个方案的最大净现值，确定净现值最大的方案为最优方案。研究表明：该方案的提出，实现了动态条件下该矿山露天境界的高效动态优化，为露天矿山开采境界优化提供了新思路。     

露天高边坡滑坡灾害风险性评价及动态信息化分区

以某大型露天矿边坡工程为背景,应用改进的极限平衡理论,建立MSARMA边坡稳定性计算模型,计算边坡安全系数并开展不同因素影响下边坡敏感性分析。依托GIS平台和三维可视化技术手段,构建该露天边坡三维可视化工程地质模型,将边坡稳定性安全系数导入GIS平台,利用空间插值、数据叠置等手段对该露天矿边坡进行三维可视化风险性分区。应用以上计算方法及信息化手段,得出了边坡稳定性计算数据、动态曲线,以及边坡三维可视化分区图像,多角度、多维度地实时反映该露天矿边坡安全稳定状况。     

复杂采空区群影响下露天边坡稳定性特征及危险区区划研究

为研究复杂采空区群影响下的边坡稳定性特征,针对银山露天矿现状边坡与二期边坡,采用FLAC3D三维数值模拟方法,基于复杂采空区群与露天边坡形成历史的返演,计算了固定长高比的三维边坡模型在不同边界约束下的安全系数,并分析了复杂采空区群影响下边坡的整体稳定性特征以及单个采空区对边坡局部稳定性的影响,从而对露天矿开采过程中边坡岩体潜在危险区域进行了分类区划。研究成果为银山露天矿山安全生产防控提供了可靠依据。