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。     

软弱倾斜复合基底排土场边坡失稳机理与控制

针对露天矿软弱倾斜基底排土场边坡变形失稳问题，以蒙东西二露天矿排土场边坡为工程背景，基于刚体极限平衡与三维数值模拟方法，揭示了不同基底倾角条件下排土场边坡稳定性变化规律，分析了软弱倾斜复合基底排土场边坡失稳机理，并讨论了治理措施。研究表明：①排土场边坡稳定性与顺倾基底倾角呈负相关关系，与逆倾基底倾角呈正相关关系；②排土场边坡基底失稳过程可分为排土场沉降、局部剪切错动、局部剪切破坏、剪切裂缝扩展和贯通5个阶段；③排土场潜在滑坡模式是以排弃物料内部拉裂的圆弧形态为侧界面，以基底剪切滑移为底界面的切层-顺层滑动；④排土场边坡基底逆倾时的稳定性明显优于基底顺倾时的稳定性，极限平衡法分析结果与数值模拟研究结果具有良好的一致性，充分体现了软弱倾斜复合基底排土场的边坡失稳特征。在上述分析的基础上，进一步讨论了排土场边坡稳定性控制方案。针对顺倾基底明显不利于排土场稳定的问题，通过调整局部区段排土线的布置及发展方式和改变剥离物的排弃顺序有助于提高顺倾基底条件下排土场的稳定性。     

软弱倾斜复合基底排土场边坡失稳机理与控制

针对露天矿软弱倾斜基底排土场边坡变形失稳问题，以蒙东西二露天矿排土场边坡为工程背景，基于刚体极限平衡与三维数值模拟方法，揭示了不同基底倾角条件下排土场边坡稳定性变化规律，分析了软弱倾斜复合基底排土场边坡失稳机理，并讨论了治理措施。研究表明：①排土场边坡稳定性与顺倾基底倾角呈负相关关系，与逆倾基底倾角呈正相关关系；②排土场边坡基底失稳过程可分为排土场沉降、局部剪切错动、局部剪切破坏、剪切裂缝扩展和贯通5个阶段；③排土场潜在滑坡模式是以排弃物料内部拉裂的圆弧形态为侧界面，以基底剪切滑移为底界面的切层-顺层滑动；④排土场边坡基底逆倾时的稳定性明显优于基底顺倾时的稳定性，极限平衡法分析结果与数值模拟研究结果具有良好的一致性，充分体现了软弱倾斜复合基底排土场的边坡失稳特征。在上述分析的基础上，进一步讨论了排土场边坡稳定性控制方案。针对顺倾基底明显不利于排土场稳定的问题，通过调整局部区段排土线的布置及发展方式和改变剥离物的排弃顺序有助于提高顺倾基底条件下排土场的稳定性。     

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。     

倾斜基底内排土场边坡稳定性分析

研究倾斜基底对边坡稳定性的影响,以受到芦子沟背斜构造影响的安太堡露天矿内排土场边坡为研究对象,基于刚体极限平衡法,分析了在1 420 m排弃标高下,平盘宽度分别为60、70和80 m时以200 m为步距向东推进到不同工程位置的边坡稳定性,并得出其变化规律。根据强度折减理论,使用FLAC3D对倾斜基底的内排土场边坡进行数值模拟,确定了以背斜构造为基底的内排土场边坡的滑坡模式。研究表明:安太堡露天矿内排土场边坡受到倾斜基底的影响,其稳定性随平盘宽度的增加呈近线性增加,随工程位置的东移呈现出先减小再增大之后趋于稳定的规律。排弃标高为1 420 m时,内排土场能安全通过背斜区域的平盘宽度为80 m;内排土场边坡的滑坡模式为以危险圆弧为侧界面、以基底为底界面的切层—顺层滑动,背斜构造导致的倾斜基底是边坡稳定性的控制因素。     

胜利西二号露天矿内排土场边坡稳定分析

通过对影响胜利西二号露天煤矿内排土场边坡稳定因素分析,确立可能的滑坡模式。运用Bishop法、剩余推力法,定量分析了不同排土场基底形态、不同排弃高度和不同边坡角条件下的排土场边坡稳定性。结果表明:影响内排土场边坡稳定性的因素主要有基底形态、排弃物料和基底岩层的物理力学性质、大气降水以及边坡形态。当基底岩层倾角3°时,排弃高度130 m,其稳定性边坡角为12°。     

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。     

顺倾基底高段排土场边坡失稳模式与控制对策

为了解决顺倾基底高段排土场边坡沿物料与基底接触面发生顺层滑动的问题,以安太堡露天矿背斜影响区内排搭路边坡为例,建立工程地质模型,采用数值模拟与极限平衡分析相结合的方法,研究了运输干道外侧高边坡剪应变增量、塑性区分布、位移特征及边坡稳定性。通过研究,探明了顺倾基底高段排土场边坡变形失稳模式为"圆弧-顺层"组合滑动,提出了基于反向排土的顺倾基底排土场高边坡稳定控制方法,通过分阶段排土施工,将运输干道外侧边坡高度由75 m减小至30 m,在保证边坡安全的同时有效缩短了内排运距。     

露天矿内排土场堆叠过程中边坡形态优化

针对露天矿内排土场在堆叠过程中的边坡形态问题,以哈尔乌素露天矿内排土场为工程背景,应用刚体极限平衡软件定量分析了内排土场堆叠至不同高度时的边坡稳定性及其潜在滑坡模式,采用数值模拟软件FLAC~(3D)对内排土场边坡进行模拟分析,揭示了内排土场边坡的变形破坏形式及其滑坡机理。结果表明:哈尔乌素露天矿内排土场的潜在滑坡模式及其稳定性主要受基底弱层的控制;优化后排弃至1025平盘时边坡角度为18°、排弃至1095平盘时边坡角度为17°、排弃至1165平盘时边坡角度为16°、排弃至1200平盘时边坡角度为16°;内排土场边坡的滑坡机理为基底赋存的弱层在排弃物料的自重作用下产生塑性屈服,其与排弃物内部产生的滑裂面贯通时,边坡岩体发生剪切破坏并沿内排土场基底弱层挤出。     

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°。     

露天矿背斜区内排土场边坡基底处理方式优选研究

露天矿内排土场边坡的稳定是露天矿顺利生产的重要保障,而排土场基底的岩层赋存条件是影响排土场边坡稳定性的重要因素。安家岭露天矿开采进入背斜影响区,现有内排空间无法满足排土需求,需要在背斜区进行排土。为解决露天矿背斜倾角较大区域倾斜基底排土场稳定性问题,以安家岭露天矿内排土场为研究对象,提出了针对背斜区倾斜基底进行处理的3个方案:基底麻面爆破处理,跟踪排弃台阶坡脚处拉抗滑沟处理以及背斜区倾角12°位置留设抗滑煤柱;使用Geo-studio软件Morgenstern-Price法研究在不同基底处理方式下进行背斜区单台阶跟踪排土,排土台阶的滑移模式以及稳定性变化情况。通过计算各个方案的经济成本,跟踪排土台阶稳定性系数以及背斜区域的单位排土量,构建了成本、稳定性系数、排土量3个评价指标,采用基于熵权TOPSIS法对所选指标进行加权,并根据方案与理想解的贴近度大小确定基底处理的最佳方案。研究结果表明:背斜区单排土台阶滑移模式为以排弃台阶坡顶至排弃物料内部的圆弧滑面为侧滑面,以沿着基底平面为底部滑面的切层-顺层滑动;相同排弃参数的排弃台阶,在基底坡度从陡变缓的过渡区域,排土台阶的基底平面接近于圆弧面,且单台阶排弃量增加,台阶稳定性发生突变,安全系数较上部台阶显著降低;通过基于熵权TOPSIS法对3个方案进行优选,确定麻面爆破方案为基底处理的最优方案。     

平朔东露天矿局部超高段排土边坡稳定性研究

平朔东露天矿开采过程中,由于各种因素影响,经常会造成最下部煤台阶推进滞后,导致内排土场跟进慢,排土空间紧张;合理提高内排土场排土台阶高度,可有效缓解排土空间紧张问题,同时可降低卡车运距与排土场排土重心高度;通过分析自变量内排土场基底倾角与平盘宽度,得出超高段排土时局部边坡与整体边坡稳定临界参数。实践表明：基底倾角在-8°～8°时,边坡稳定性对倾角敏感性差,对平盘宽度敏感性高;当内排土场最下部平盘超高段排土段高为120 m时,平盘宽度≥40 m时,可保证边坡整体稳定;平盘宽度≥60 m时,可保证局部超高段边坡稳定。     

近水平软弱基底排土场变形破坏研究

为了研究近水平软弱基底排土场变形破坏的机理,以扎哈淖尔露天煤矿排土场为工程实例,基于SIGMA/W有限元法应力-应变和极限平衡分析,研究近水平软弱基底变形破坏特征及现状排土场边坡稳定性评价.结果 表明:排土场边坡现阶段排弃高度下变形主要以滑移和沉降为主,排土场边坡滑坡模式为推动式的部分切层-顺层-挤出性滑动,边坡处于不...     

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°。     

断层倾角对矿山顺倾层状边坡稳定性的影响研究

为研究顺倾断层倾角对露天矿顺倾层状边坡稳定性的影响,以元宝山露天煤矿东帮工程为背景,应用FLAC~(3D)对F_1断层进行模拟,对比其在不同倾角条件下顺倾层状边坡的滑移模式及稳定性变化规律。研究表明,元宝山露天煤矿东帮边坡稳定性主要受(4)号弱层控制,同时F_1断层倾角亦是影响边坡滑移模式与稳定性的重要参数;在F1断层赋存的倾角位于45°~60°之间时,该矿东帮边坡的稳定系数随着断层倾角的增加线性增大;当断层倾角超过65°时,F_1断层不会再对边坡滑坡的模式与其稳定性造成影响。     

斜交断层影响下露天煤矿顺倾层状边坡稳定性研究

断层对露天矿边坡滑移模式及稳定性的影响极为复杂,为矿山安全生产带来严重威胁;尤其在断层与顺倾弱层共同影响下,会发生滑坡事故。基于现阶段研究成果侧重于断层倾角、厚度、产状、断距等地质特征对边坡稳定性的影响,对于断层与顺倾弱层共同影响下边坡滑移模式及稳定性的研究相对较少。为探究断层形态对顺倾层状边坡滑移模式及稳定性的影响,以元宝山露天矿东帮边坡为工程背景,应用现场调研、理论分析、数值模拟等方法探明了该矿东帮边坡工程地质特征,建立了边坡三维地质模型,并通过改变断层倾角以及断层走向与边坡走向交角2种方式描述断层空间位置,同时基于数值模拟分析结果从边坡滑移模式的角度阐明断层影响下边坡稳定性变化规律。研究结果表明:当断层倾角介于50°～65°时,边坡滑移模式为剪切圆弧—断层—弱层构成的组合破坏,稳定系数随断层倾角增加逐步增大,当断层倾角大于65°时,边坡滑移模式为剪切圆弧—弱层构成的组合破坏,稳定系数不再改变;当走向交角介于30°～70°时,边坡滑移模式为剪切圆弧—断层—弱层构成的组合破坏,稳定系数随走向交角增加而增大,当走向交角大于70°时,边坡滑移模式为剪切圆弧—弱层构成的组合破坏,稳定系数不再发生变化。     

贺斯格乌拉露天煤矿排土场稳定性分析与治理

排土场边坡稳定是确保露天矿安全高效生产的前提条件。为确定贺斯格乌拉露天矿北排土场的滑坡模式,基于摩尔-库伦强度准则与折减理论,运用FLAC有限差分模拟与极限平衡分析技术,对贺斯格乌拉露天矿北排土场进行了模拟分析与研究,确定了沿基底软弱层滑动的滑坡模式。研究分析结果表明,贺斯格乌拉露天矿北排土场BP-1剖面位置塑性区已全部贯通,边坡处于失稳状态,基底弱层附近产生的应力集中是边坡发生顺层剪切破坏的主要因素。通过分析北排土场建设情况、经济因素及环境条件,对北排土场边坡滑坡采取排土压脚综合治理措施,治理后的边坡稳定性系数为1.214,使边坡达到了稳定状态,为同类滑坡灾害治理提供了可靠性依据。     

安全稳定性约束下的排土场优化设计

在保证露天矿排土场边坡安全稳定的情况下,优化排土场几何参数,达到在有限排土场范围内排土量最大的目的。根据排放物的物理性质,选择边坡平面滑动和圆弧滑动的安全稳定性系数为安全评价指标,利用排土场底面内接半径把排土场的边坡倾角、台阶高度与宽度联系到一起,分析三个指标之间的制约关系,将台阶宽度转化到台阶高度和边坡倾角的函数,分别对边坡倾角和台阶高度进行分段求取,多次模拟计算,得出一组接近于最优解的值作为排土场设计的最佳模型。实验结果表明,和其他方法比较,本文算法考虑了安全稳定性约束条件下,实现排土场设计尽量多排土、少占地的目的。     

基于内排空间利用最大化的露天煤矿排土线布置方法

快速释放与充分利用内排空间是露天矿实现安全、降本、高效、绿色开采的重要途径。为解决横采内排开采程序的排土线布置难题,强化内排,对内排土场基底倾角、采场工作线布置等相关因素与排土线布置关系展开研究。兼顾水平、倾斜煤层露天煤矿,应用3Dmine软件,构建了内排空间利用最大化的采场工作帮、内排土场、端帮和基底的空间几何模型;在建立内排空间利用最大化的工程条件基础上,推导了露天煤矿排土线布置的数学表达式,理论上揭示了采场工作线布置及边坡角、内排土场边坡角、基底倾角对排土线布置的影响规律,将此方法运用于某露天煤矿。研究结果表明:横采内排开采程序实现内排空间利用最大化的充要条件为:基底倾角α小于内排土场边坡角β_p;内排土场工作线布置方向θ_p与基底倾角α、采场工作帮边坡角β_c呈负相关,与内排土场边坡角β_p、采场工作线布置方向θ_c呈正相关;某露天煤矿横采区2023年计划采场工作线方向θ_c=90°,内排土场工作线布置方向θ_p=46.3°才能实现内排空间...     

倾斜基底排土稳定分析及边坡角优化

针对倾斜基底排土及排土场稳定性问题,以黑山露天煤矿北帮倾角15°～17°基底为工程背景,开展了排土方案与稳定性研究;分析了倾斜基底排土变形特征与滑动模式;开展倾斜基底15 m单台阶排土、组合台阶排土及最优排土角度分析研究;根据运输道路宽度与排土收纳能力,选取最优排土方案。结果表明：组合台阶宽度>20 m,排土台阶之间互不影响;排土边坡角<21°,边坡整体稳定性大于1.3;最终方案组合为台阶距离20 m,边坡角20.2°。