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。     

露天矿饱水砂质边坡失稳破坏机理研究

为了研究露天矿开采中高含水率、大厚度第四系、第三系泥砂质边坡的破坏机理,通过沙体渗流携沙实验模拟动水压力下饱和沙体空洞的形成过程,从实验结果可以看出,动水压力越大,携沙量越大,所形成的空洞就越大。分析水对饱水泥砂质边坡的影响,并从细观尺度分析动水压力在坡脚形成空洞的过程,同时采用自主研发的拉张破裂数值模拟软件模拟空洞形成后,坡顶拉张裂缝形成直至失稳破坏的过程。高含水率砂质边坡失稳破坏机理的研究可为预测、预报露天矿边坡的稳定性提供理论依据。     

弃采高变质煤下火烧蚀变岩内摩擦角对露天矿边坡稳定的影响研究

火烧区煤层开采通常采取火烧高变质煤不进行剥采工作,只剥采原煤的方式开采,因此,弃采高变质煤下火烧蚀变岩内摩擦角对露天矿边坡稳定的影响研究具有必要性。以别斯库都克露天煤矿KT2剖面为例,在弃采高变质煤方案下,研究火烧蚀变岩内摩擦角对露天矿边坡稳定性的影响,得到不同火烧蚀变岩内摩擦角条件下露天矿边坡的稳定系数,进而对边坡稳定性进行评价,为露天煤矿安全开采和边坡治理提供可靠依据。     

黑山露天矿浅部火烧区边坡稳定性研究

为了研究黑山露天矿浅部火烧区边坡稳定性的变化规律,确保开采过程有序安全进行,采用Geo-Studio分析软件计算不同深度时端帮火烧区边坡的边坡安全系数,并进行了在非自燃状态下和关键层控制状态下的稳定性分析。分析结果表明:火烧煤层对端帮边坡稳定系数的折减幅度为36%;火烧区端帮边坡稳定系数随开采深度的增加呈线性规律递减,当端帮高度达到170 m时,边坡稳定性下降至极限平衡状态;最危险滑面始终从火烧煤层切出,可以通过改变火烧煤层这一关键层的力学参数来提高边坡稳定性。     

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。     

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。     

露井联采下边界参数优化的相似模拟研究

通过相似模拟试验,对安太堡露天矿南帮露井联采下边坡的破坏过程进行了研究,同时结合露天边坡破坏的模式以及边坡的沉降变形规律,对安太堡露天矿南帮边界参数进行了优化分析.结果表明,露井联采下的边界参数,即井工开切眼距上部边坡台阶的垂直安全高度,是决定露天边坡稳定的关键因素.4#煤和9#煤复合开采时,9#煤是决定边坡稳定的主要开采煤层.最后提出了4#煤和9#煤复合开采其合理的垂直安全高度应在131m以上,为保证露井联采下边坡的稳定提供了依据.     

顺层急倾斜边坡破坏机理

基于顺层急倾斜边坡破坏模式的理论分析,运用有限元数值模拟的研究方法,对别斯库都克露天矿顺层急倾斜边坡变形、破坏及致灾机理、稳定性进行分析,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。     

泥岩风化影响下露天矿采场陡帮顺倾边坡稳定性分析

煤层剥离后煤层底板泥岩易风化,强度明显降低,对陡帮顺倾边坡稳定性影响很大,非常有必要进行此方面的研究。以某露天矿采场南帮典型剖面为例,进行了露天矿开采过程中边坡的稳定性分析,得到了受泥岩风化影响的露天矿边坡稳定性特征,进行了露天矿采场陡帮顺倾边坡稳定性评价,对露天矿安全开采及陡帮顺倾边坡治理具有重要的指导意义。     

露井联采条件下边坡移动变形规律分析

露井联采过程中,引起边坡复合采动效应,导致露天边坡岩体的滑移机制和变形规律更为复杂。针对此问题,运用开采沉陷、矿山压力与岩层控制、露天矿边坡稳定等理论,分析了近水平浅埋煤层露井联采条件下边坡的移动、变形和破坏规律,在此基础上,总结了露井联采对边坡稳定性影响的关键因素,主要与边坡和采空区的相对空间位置有关。     

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。     

露天转地下开采边坡变形和应力特性研究

露天矿开采的中晚期阶段,当深部还有可采矿体时,要由露天转为地下开采,在地下矿体的开采过程中,露天边坡的变形破坏特征直接影响地下开采的安全。针对这一问题本文通过三维数值分析,详细分析了地下矿体开采过程中边坡岩体的变形和应力变化。获得以下主要结论:边坡不同标高处的竖向位移变化在-60、-90、-135和-165 m水平的开采过程中,上下盘边坡岩体的变形相对较小,在-210、-255 m水平开采的过程中边坡岩体竖向位移变化较大;地下矿体的开采主要影响上盘边坡岩体,其变形值和变形范围都较下盘岩体大;不同开采水平下,上盘边坡深部岩体随着开采水平的延深,最大主应力的集中程度逐渐增加,影响范围也在加大;而最小主应力在开采水平附近出现明显减小现象。     

平朔东露天矿排土场边坡破坏模式与稳定性研究

通过对平朔东露天矿南洼村排土场实际工程地质及水文地质条件进行研究,建立了东露天矿排土场边坡稳定研究工程地质模型,采用PFC数值分析软件模拟研究了排土场边坡失稳过程中的应力、位移、塑性区分布特征,探明了边坡变形破坏模式及失稳机理,运用Slide极限平衡分析软件对南洼村排土场现状边坡稳定性进行评价,结合现场实际条件提出了边坡变形破坏的防治措施,为保证边坡安全、实现高效生产提供了理论依据。     

深凹矿山边坡局部破坏治理方法与应用

深凹矿山边坡的局部破坏是常见的矿山病害,在露天开采深度和矿山服务年限不断提高的条件下,边坡局部破坏有规模加大、频率提高、危害性更强的趋势,妨碍了矿山正常生产影响经济效益,对矿山边坡整体的稳定性能产生削弱作用。随着对岩石细观破裂特征和岩石损伤断裂过程的研究成为现代岩石力学重点,矿山边坡加固技术更注重岩体赋存的地质条件和人为扰动下岩体蠕变变形,同时在长期使用条件下矿山边坡兼具的运输服务功能也应加以重视。针对山东黄金归来庄矿业有限公司露天采场矿坑东帮①号矿体滑坡治理情况,结合露天采场地质条件用传统的地质结构面分析方法分析滑坡原因,然后引入开挖损伤区的概念并结合①号矿体成因定性分析了边坡岩体松动破坏机理,提出来一种主被动加固方式相结合的方法。通过计算主动土压力和假定横梁为集中力作用下两端自由的弹性地基梁,得到预应力锚索框架支护参数,按照工程类比法确定微型桩布置方式。实践证明,本方法确保了滑坡体上方运输道路的正常使用又为露天矿山向深部开采提供了保障,为类似矿山局部破坏治理提供了一条思路     

露井联采下井工开采顺序的优化分析

露井联采模式一般用于开采浅部煤层或矿床,以往的研究主要侧重于对露天开采下边坡的稳定研究,而对涉及井工开采问题的研究重视程度不够。本文从联采对露天边坡破坏特征分析的角度,分析不同井工开开采部位下边坡的破坏过程,并优化其开采顺序。现场实践证明,本文提出的开采顺序是合理的。     

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。     

北斗系统在矿山边坡变化监测系统中的应用研究

矿山边坡是露天矿开采过程中经常遇到的问题,边坡稳定性对煤矿安全有重要的影响。结合实际情况设计研究了边坡变形监测系统,系统基于北斗系统实现监测点的定位及数据信息的传输,整个系统采用模块化设计,由不同的子系统共同构成。系统不仅可以根据以往的监测数据对边坡未来的变形量进行预测,还可以根据实际变形量对边坡的安全性进行预警。根据某露天煤矿具体情况,将设计的监测系统应用到边坡变化监测工程实践中,取得了较好的应用效果,系统各项功能都能够实现,为煤矿企业创造了良好的安全效益。     

井采扰动露天矿边坡变形机制与滑坡防治技术

为解决井采扰动下露天矿边坡稳定性问题,采用理论研究与现场相结合的方法,对露井联采条件下边坡变形机制进行了探讨;结合安家岭露天矿北帮与2#井工矿生产实际,在监测监控的前提下,通过优化露井时空关系等方式对其进行治理,保证了安家岭矿在露井联采条件下安全高效生产。