含断层露天矿逆倾层状边坡稳定性数值模拟

平庄西露天矿西北帮为逆倾层状边坡,受坡体内F₃断层及弱层的影响,开采过程中存在滑动风险。为保障采剥作业安全,开展了西北帮边坡稳定性研究工作。选取西北帮断层区的典型工程地质剖面作为研究对象,应用有限差分软件FLAC^3D,基于强度折减理论,将D-P准则作为岩体破坏准则,以塑性区贯通作为边坡失稳判据,对平庄西露天矿西北帮F3断层区逆倾层状边坡稳定性进行了数值模拟研究。通过分析断层与边坡空间位置不同以及不含断层条件下西北帮边坡失稳破坏特征,揭示了F₃断层对西北帮边坡滑移模式与稳定性的影响。研究结果表明,F₃断层的存在及其位置控制了平庄西露天矿西北帮断层区边坡的潜在滑坡模式,进而影响了边坡的稳定性;滑坡的力学成因为岩体在自身重力作用下顺F3断层面滑移,进而挤压下部岩体沿MD弱层向临空面滑移,形成推动式滑坡;断层的存在会加速滑坡的进程,且断层距离边坡面越近,这种作用越明显。     

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。     

黑山露天矿北帮顺倾边坡稳定性研究

采用了ANSYS有限元软件对黑山露天矿北帮顺倾边坡进行变形破坏机理数值模拟,分析了北帮边坡潜在变形破坏模式和北帮边坡出现局部片帮现象的原因,针对BB1-1和BB1-2 2个工程剖面提出北帮坡削坡方案,以保障北帮总体稳定系数满足安全储备系数的要求。研究结果为矿山的安全生产提供了重要的技术保障。     

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。     

断层对露天矿边坡稳定性影响数值模拟

为研究断层对露天矿边坡稳定性的影响,以国内某露天矿为例,通过对矿区地质条件的分析,确定岩土体物理力学指标,建立含断层的典型数值模拟剖面。根据建立的典型剖面,利用数值模拟软件FLAC~(3D)进行边坡变形破坏数值模拟。     

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。     

弓长岭露天矿顺倾断层影响边坡可靠性分析

弓长岭露天铁矿北帮边坡出现了沿顺倾断层大范围整体下滑的迹象,为避免灾难性事故的发生,进行了断层、节理的工程地质调查。考虑到边坡工程中客观存在的诸多不确定性因素,实验研究了岩石与断层泥强度的随机分布参数,运用Monte-Carlo法、Rosenblueth法对剖面1～3边坡的破坏概率进行计算,Monte Carlo法的破坏概率计算结果为0.153～0.969,Rosenblueth法的破坏概率计算结果为0.147～0.919,结果表明均已远远大于可接受破坏概率0.005,说明破坏风险极大,西部长约150m滑体必须立即采取治理措施以确保矿山的生产安全。     

顺倾层状边坡稳定性分析与优化设计

以新疆哈密吉朗德露天煤矿为依托,开展非工作帮顺倾层状边坡稳定性分析与优化设计。采用FLAC3D软件对边坡进行数值模拟,发现扩帮后边坡水平与垂直方向位移加大,局部出现塑性区贯通现象;采用Geo-slope软件对边坡进行稳定性计算,得出稳定性系数小于安全储备系数的结论;最后提出"削坡减重、降低边坡角"的优化方案,经计算确定结果满足要求。     

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°。     

露天煤矿边坡稳定性预测的PSO-LSSVM模型

边坡工程是露天煤矿中的重点工程,边坡的稳定性关系着煤矿的安全生产。针对煤矿边坡工程稳定性预测的复杂性,将粒子群算法和最小二乘支持向量机结合,使用粒子群优化算法寻找最小二乘支持向量机的最优参数,选取煤矿边坡工程中岩石重度、粘聚力、内摩擦角、边坡角、边坡高度、孔隙水压力和振动系数等七项因素为边坡稳定性的影响因素,建立了PSO-LSSVM的煤矿边坡稳定性预测模型。利用煤矿实测30组边坡稳定性数据进行学习训练,另用12组数据进行测试,同时与LSSVM测试数据进行比较,验证了PSO-LSSVM在煤矿边坡稳定性预测中有较高的准确度。     

基于边坡时效性的露天煤矿端帮靠帮开采

文章从内排露天矿的内排特点和露天矿边坡断面形式入手,通过比较不同边坡角、不同断面形式的端帮边坡稳定性及最下一个台阶的掩埋高度和时间来分析边坡时效性对露天煤矿端帮靠帮开采的影响。安家岭露天矿充分利用排土场边坡的内排时效性及凸形边坡的边坡设计方法,获得端帮煤量26.56万t,提高了经济效益。     

基于三维精细化建模有限差分计算的露天矿边坡稳定性研究

以某露天矿为研究对象,通过FLAC3D有限差分数值模拟软件进行模拟计算分析,在仅考虑岩质边坡实际分布的情况下,结合平衡计算结果对岩质边坡进行了稳定性分析,并通过强度折减法计算得到的安全系数对危险程度进行判定。利用Rhino模拟软件与Griddle插件进行三维地层建模,弥补了三维数值模拟中对实际情况复现精度差的缺陷,提高了模拟真实性。通过模拟结果,制定了不稳定边坡防治方案,并对防治后的危险区域稳定性进行了验证,为露天矿的灾害防治提供理论和数据支撑。     

爆炸荷载下露天矿高陡边坡动力响应分析

为研究矿山高陡边坡在爆炸荷载作用下的动力响应规律,采用LS-DYNA软件,对威斯特铜矿的采场边坡进行完全动力有限元计算。对比分析了数值模拟和现场实测环境下爆炸应力波的传播规律,两者结果相接近。同时,通过对各台阶爆破振动速度的统计分析可知,随着台阶高程的增加,在台阶坡顶、台阶边缘至台阶内侧坡脚的1/3至1/2距离处容易产生高程放大效应。另外,利用极限平衡法原理,结合数值模拟计算结果,计算了在炸药起爆后400ms内边坡的时程安全系数,直观描述了爆破动力荷载对边坡稳定性的影响。     

某露天矿山破碎岩体高陡岩质边坡稳定性的数值模拟研究

露天矿山高陡岩质边坡的稳定性严重威胁着矿山的安全生产,尤其是对于地质条件复杂、地层分布不均匀且节理裂隙发育的变质岩和侵入岩形成的破碎带发育的边坡更是如此。为确保某矿山的安全生产,通过力学试验的方法确定了岩石的物理力学性质,通过Hoek-Brown强度准则将岩石的力学性质转化为岩体的力学性质并对岩体的质量进行了评价。同时,采用FLAC3D数值模拟技术将高陡岩质边坡进行数值研究。结果表明：终了边坡的安全系数为1.31,边坡总体上处于稳定状态,但是通过对边坡中部的最大主应力分析可知,边坡中部随着开采的进行,可能存在冒落、垮塌或滑坡的风险,针对边坡存在的风险提出了预防措施。研究为矿山的安全生产提供了科学指导,同时为相似矿山的边坡处理提供了科学依据。     

云南某露天矿山排土场边坡稳定性分析

针对堆排高度对排土场稳定性的影响,以云南某露天矿小黑沟排土场为工程实例,运用FLAC3D非线性数值模拟,分析了排土场稳定性状况,为排土场后续堆排作业及边坡参数优化提供了理论依据。模拟结果表明,排土场当前及在该基础上加高两个台阶(40 m)后均处于稳定状态;排土场加高三个台阶(60 m)后,总堆排高度达到120 m,此时排土场边坡处于极限平衡状态,采取削坡卸载后,又达到稳定状态。     

露天煤矿边坡稳定性数值模拟分析

露天煤矿顺倾层状边坡稳定性差,在开采企业领域属于需要解决的技术难题。以乌海市露天煤矿为例,对露天煤矿的顺倾层状边坡进行优化设计分析,并对选取的工程模型边坡稳定性进行分析,确保选取的模型及数据更接近于实际。以煤矿顺倾层边坡的稳定性在断层倾角及走向交角为例,对断层倾角及走向交角进行分析,探究断层倾角及走向交角对于边坡的稳定性的影响。通过对断层倾角的8种工况模型和走向交角的7种工况模型进行数据分析,得出其倾角变化对边坡稳定系数的影响,进而提出相应的防护措施。     

大峰露天矿边坡稳定性分析与治理措施研究

边坡失稳破坏是露天矿山开采重大灾害之一。以大峰露天矿为背景,对终了边坡的稳定性进行研究,根据层理的分布特征,将边坡的潜在破形态分为2类:非工作帮为例的顺层滑坡与端面为例的圆弧形滑坡。采用理论分析方法,分析了影响2类边坡稳定性的主要因素有台阶高度、台阶坡面角、平台宽度,通过数值模拟对边坡潜在的破坏形态进行了验证。同时,采用正交试验分析了3种影响因素的主次顺序,确定了最优终了边坡结构参数:非工作帮终了边坡为台阶高度10 m,台阶坡面角70°,台阶平盘宽度5 m;端帮边坡为台阶高度15 m,台阶坡面角70°,台阶平盘宽度3 m。大峰露天矿最终无边坡失稳现象发生,为此类边坡稳定性维护提供一定参考价值。     

平朔安家岭露天矿地下采动条件下的边坡稳定性

根据平朔安家岭露天矿工程实践,运用极限平衡理论的方法,借助Geo-Slope软件,进行了外部环境条件如地下水以及地下开采扰动条件下边坡稳定性影响的研究.考虑浸水影响并研究了地下开采扰动条件下的边坡破坏模式,最后进行了边坡稳定性的计算和评价,提出了相应的防治措施.结果表明：水压和地下开采扰动是影响边坡稳定性的重要因素,局部边坡受地下开采扰动十分剧烈,存在滑坡可能.     

露天矿高边坡钻孔采矿法的参数研究

以义马矿业集团(义煤)北露天矿为例，建立螺旋钻机开采钻场有限元模型，对不同钻孔间距和垂向隔层厚度进行数值模拟计算，研究了钻孔周边煤柱随钻孔间距和垂向隔层厚度变化的位移场和应力场分布，揭示了边坡的变形形态特征和变形机理，表明钻孔间煤柱宽度和隔层厚度对边坡稳定性起关键作用，从而导出露天矿到界边坡稳定的极限条件下，采用螺旋钻机技术回收露天矿最终境界边坡煤柱的最优开采方案。