Deformation of open pit mine slopes by deep seated toppling

ABSTRACT

The relationships between engineering geology, structural geology, strength properties and failure mechanisms of several large slope failures in western North America are examined. The main failure mechanism identified at each site involves primarily deep seated toppling. Characteristics, diagnostic features and behaviour of each failure are reviewed. Back analyses of two failures using limit equilibrium techniques as well as numerical modelling confirms that the toppling mechanism is extremely sensitive to mining activity and groundwater pressure. Although deep seated toppling failures may involve more than several million tonnes, large deformations of the order of several tens of metres have been documented without catastrophic failure. These deformations are explained from the results of numerical modelling using a distinct element finite difference code. Ongoing research and documentation of such failures is providing a clearer understanding of the deformation behaviour of high rock slopes.     

智能露天煤矿信息综合管控平台设计及关键技术研究

为了加快露天煤矿智能化建设,设计了智能露天煤矿信息综合管控平台,利用大数据技术为基础,通过对露天煤矿各自动化系统/信息化系统数据的研究,为智能露天煤矿信息综合管控平台提供跨系统多元化的数据治理,并通过可快速部署的云服务模式为其提供智能化系统应用。信息综合管控平台通过大数据云服务的数据、算力和环境支持,紧紧围绕露天煤矿半连续工艺流程,设计了智能三维地质中心、智能生产管控中心、综合安全监控预警及应急指挥中心三个中心,并根据智能化技术发展,梳理了中心的具体系统,为露天矿智能化建设提出具体的构想。     

Surpac软件中宏在露天煤矿设计中的应用

Surpac作为一套全面的集成软件系统,它具有先进、高效、易于掌握等特点.在露天煤矿设计过程中,正确使用Surpac软件中宏命令,可减少大量重复性工作,利于进行多个开采方案的比选,全面提高设计工作的效率.结合某露天煤矿设计实例,介绍了Surpac软件中宏在露天煤矿设计中的应用.     

干旱区露天煤矿复杂岩体爆破技术方案设计研究

为了减小干旱区深凹露天煤矿在非均质复杂岩体赋存条件下深孔爆破所产生的岩体大块和爆堆不规整给采装、运输安全作业带来的影响及爆破飞石对采掘场内安全设施和设备带来的危害,提出了干旱区非均质复杂岩体爆破关键技术,即:针对不同复杂岩体破裂面构成形态,优选具有实现多段位逐孔毫秒微差、多种起爆单元形式组合和炮孔连接线可变的V型斜线毫秒微差起爆网路;优选确定爆破参数和毫秒微差间隔时间,根据复杂岩体赋存状况,采用三角形布孔、小药包不耦合装药的大区多排孔深孔爆破和逐孔毫秒微差起爆;增加岩体内爆破侧向自由面,增强反射拉伸波在爆破侧向自由面处对后爆孔岩体的径向拉应力作用,从岩体构造与爆破作用之间的关系揭示干旱区非均质复杂岩体破岩机理;选用低爆力工业炸药孔内多点瞬发起爆,减少爆炸应力波对岩壁的过度破碎而增加爆生气体的爆破作用时间使爆破效能持续有效.爆破实验结果表明,采用优化的爆破设计方案和关键技术,能较好解决非均质复杂岩体爆破难题,使爆破作用更加有效,爆破能量分配更加均匀,爆堆更加规整便于采装和运输.     

探地雷达在西部煤矿砂壤地层含水率时空变化中的应用

为研究西部地区采煤活动对地表砂壤地层含水率变化的影响,对内蒙古西部大柳塔煤矿52305工作面上方在地下采煤的不同阶段（采前、采中和采后稳定沉降）使用探地雷达开展了3次探测,利用滑动平均（ARMA）功率谱分析方法反演出3次探测时地表0~10 m的砂壤地层体积含水率值并进行分析研究。发现采煤影响下砂壤地层含水率整体呈“先减小,后增大”的趋势。在垂向上,含水率由小到大呈3个条带分布,采煤过程会引起砂壤地层产生沉降,垂向上各条带厚度发生改变从而影响含水率的变化。在砂壤含水率的平面分布中,根据采煤沉陷盆地的划分,研究区在采中时期整体含水率值较采前相对下降,沉降稳定后位于研究区边界位置的“拉伸区”和“压缩区”恢复到接近采前水平;位于研究区中心位置面积最大、结构最稳定的“盘底区”含水率值在采后恢复到比采前高的水平,在该变形区内0~10 m砂壤地层含水率“自修复”效果最佳。     

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。     

“水量平衡分析”的露天煤矿水资源综合利用途径

为有效解决我国北方矿区煤-水资源逆向分布和矿井水回用率低等问题，以神华某露天煤矿为例，基于“水量平衡分析”的方法，提出了水资源综合利用途径。通过分析矿区水资源利用现状与存在的问题，重点探讨矿坑污水处理厂水量变化规律，重构矿区水量平衡图，最终确定矿区水资源综合利用途径。结果表明：1）近三年矿坑涌水量、污水厂处理水量和回用水量均逐年降低，水资源利用率低；2）基于矿区污水处理厂处理水量变化分析，发现该矿区2016年到2018年的矿坑污水量主要受季节的影响较大；3）该矿区水资源在不同季节的回用方向和回用量也不同；4）综合考虑了时间和空间因素，确定了水资源综合利用技术，结合矿区实际用水需求，重构了水量平衡图，将采暖季与非采暖季的矿坑水资源利用率提高到89.9%与70.1%，促进了矿区的可持续发展，最终可实现煤-水资源的和谐共生。     

大煤沟露天煤矿边坡稳定性分析及防治

针对大煤沟露天煤矿采场边坡坡度大,坡体岩石强度较低,局部裂隙发育,稳定性较差,矿山开采过程中存在坡体滑坡安全隐患的问题,为保证采场边坡稳定,根据大煤沟矿山地质特征及现场实际情况,对其采场边坡工程进行地质分区,并对各区段代表性剖面采用极限平衡法对现状及年度计划条件下的边坡进行稳定性分析,得出边坡稳定系数,根据稳定性分析结果提出边坡防治措施及建议,为矿山边坡稳定性治理提供理论依据。     

基于FDTD的电磁波在煤中传播特性

针对矿山灾害事故发生时,逃生通道被堵,被困人员位置难以确定这一难题,以钻孔生命雷达为手段,开展了电磁波在煤矿井下传播规律的研究。采用时域有限差分法(FDTD)建立井下二维空间磁场(TM)模型,利用Gpr Max和Matlab数值软件对模型进行正演模拟计算。通过理论分析与正演模拟,研究了天线中心频率、激励源、煤质与煤温等条件改变时,反射波的幅值强度与反射系数变化规律,目标的探测时间与分辨率,揭示了电磁波在煤体中的传播规律。研究结果表明:天线中心频率为600 MHz的Ricker激励源是最佳探测方式;电磁波在烟煤中的传播速度最快,褐煤居中,无烟煤最次;电磁波在煤中的传播速度随温度的增加而增大,人体反射波幅值强度则随之减弱;人体反射波幅值强度与探测距离呈对数函数关系,据此提出建立相应数据库;确定了生命雷达与被困人员之间煤体厚度的计算方法。研究结果可为生命雷达系统的研发和现场救援探测数据的解释提供参考与支撑。     

黑山露天煤矿非构造裂隙岩体爆破网路设计与优化

在长期干旱、多风、少雨气候条件作用下,岩体结构会发生变化,岩体内会有大量的节理和裂隙,爆破作业时,岩石大块率高,爆堆不规整,飞石伤人事故经常发生。在爆破试验基础上,设计采用不对称的"V"型斜线逐孔毫秒微差起爆网路,大区深孔爆破,可以增加自由面,环向拉应力和径向拉应力作用效果明显。本文通过黑山露天煤矿非构造裂隙爆破理论与实践,使岩石爆破大块率降低5%~7%,大大提高爆破效果。     

综合物探法在平朔东露天矿铁路专用线煤窑采空区探测的应用

小煤窑的无序无证开采,形成的采空区等地质异常体常成为公路、铁路等工程安全施工和长久运营的安全隐患。为解决上述问题,本文通过对测区浅部采空区采用探地雷达和AGI高密度电法、测区深部采空区采用EH4电磁成像系统的综合物探方法,得到了采空区分布的剖面图,划分了重点异常区,取得了令人满意的探测结果,为后期有针对性、有目的性地对采空区进行治理提供了保障。     

基于地质雷达探测的煤矿井筒渗漏水治理技术研究

针对煤矿辅运大巷井壁渗漏水问题,首先运用地质雷达探测技术,探明巷道井壁周边的裂隙发育情况和井壁混凝土结构缺陷,根据探测结果,制定了“堵防排结合,综合治理”的总体方案。现场采用深浅孔注浆堵水、施工放水孔排水及井壁抗渗处理等措施治理后,通过地质雷达进行复查,复查结果以及实际观测均表明巷道井壁渗漏水得到了有效治理。     

露天煤矿排土场不同复垦植被土壤大孔隙特征

排土场复垦植被土壤存在直径可达数厘米的大孔隙或管状通道和植物根系,是形成土壤大孔隙及土壤优先流的主要原因。根据水分穿透曲线法和Poiseulle方程,系统地研究排土场不同复垦植被类型下(刺槐林地、榆树林地、混交林地、灌木林地、农地和荒草地)土壤大孔隙的半径范围、个数及分布情况。结果表明:不同样地土壤水分穿透曲线存在差异,6个样地0~5 cm土层稳定出流速率在0.019 3~0.031 5 mm/s,表现为乔木大于灌木大于草本;土壤水分穿透曲线呈现先快速增大后稳定的趋势,不同时期(活跃期、波动期、稳定期)具有不同的变化特征,砾石和植被根系是造成土壤穿透曲线波动的主要原因;土壤稳定出流速率随土层深度的增加而减小,0~5 cm土层的稳定出流速率最大(0.019 3~0.031 5 mm/s),50~60 cm土层最小(0.002 8~0.0 035 mm/s);排土场不同复垦植被土壤大孔隙半径介于0.03~4.71 mm,土壤大孔隙率为0.03%~16.58%,决定稳定出流速率65%的变异和饱和导水率42%的变异。     

露天煤矿中间搭桥适用条件与关键参数的确定

为能科学地确定中间搭桥的适用条件和计算参数,建立了各台阶的内排运距计算模型;提出适合中间搭桥的露天矿在工作线长度、煤层赋存条件以及工艺系统方面须具备的基本条件;以搭桥内排运费不大于双环内排运费建立了优化不等式,得出中间搭桥的合理服务高度;按照道路设计规范计算中间搭桥的单向车道数,从而确定中间搭桥的合理宽度。以安家岭露天煤矿为例,得出：该矿的开采条件完全适合应用中间搭桥,其合理的服务水平为高出桥面45 m,单向行驶时桥面合理宽度为14.7 m,双向行驶时桥面合理宽度为25.1 m。     

露天煤矿排土场附近地下水污染区的监测点优化

采用主成分分析法并结合MATLAB工具辅助计算,以阜新新邱露天煤矿排土场附近地下水污染区的水质监测点进行案例分析.从所有的污染因子中确定出主要的污染因子,对监测点进行了优化分类.通过实例计算对主成分分析中数据预处理方法进行了讨论,比较了标准化变换和归一化变换两种方法的计算结果,并对各组监测的优化点逐一作可靠性检验.结果表明,采用两种数据预处理方法所得结果基本一致,都可在分析中使用,各组优化点与其它点之间不存在明显的系统误差.     

海州露天矿排土场植被重建技术研究

由于农业用地对环境要求相对较高,且需要大量的人力、物力进行管理,多数矿山企业在土地复垦时一般不将种植作物作为其土地用途,而是以管理工作及费用相对较少的林、草种植为主.林草种植在矿山复垦种植中占有相当重要的地位,着重探讨海州露天矿排土场牧草种植的技术途径.     

Research on ground water pollution by leacheate of waste dump of open pit coal mine

On the basis of investigation and research on the pollution source and pollution pathway of Yujiagou area, by the ground water quality analysis and the leaching and soaking experiments of the gangue, reliable data were obtained. The experiment results prove that these inorganic salt elements are easily dissolved by the water. The main pollution factors in the ground water are consisted with the main pollution factor in the leading water of the gangue. By synthetically analyzing, a conclusion is shown that the salts in the leacheate of the waste dump of open pit coal mine are the primary pollution source for groundwater of Yujiagou area. An assessment is made about the degree of pollution of the ground water in the study area.     

地质雷达在乌东煤矿急斜煤层地质异常区的应用

乌东煤矿+600m水平南、北掘进巷位于原曙光村煤矿老旧采空区下方,所形成的老旧采空区由于历史地质资料的缺失具有无规则性和隐蔽性,对目前安全回采造成极大的隐患。针对这一问题,确定采用SIR-20地质雷达对老旧采空区的空间正分布进行探测以明确地质异常结构特征。探测结果表明在走向2800~2850m、距巷道上方约2.5~3.5m范围内的煤层含水量丰富,在走向2680~2650m、距巷道上方1.4~1.7m范围内为老旧采空区,煤岩体破碎严重,裂隙发育明显。     

综合超前地质预报方法在观音山隧道施工中的应用

大多数隧道开挖地质情况复杂,地质灾害时常发生,单一的地质预报方法往往不能够比较全面地提供隧道掌子面前方的地质情况信息,这样一来可能造成地质灾害的漏报和误报.所以必须根据隧道的地质情况,采用2种或2种以上的预报方法进行隧道施工地质超前预报,相互验证,提供较为全面的地质预报信息.综合分析观音山隧道地质条件,地质预报组采用以地质调查法为基础,综合地震波反射法法和地质雷达法,三者相结合的方法对观音山隧道施工进行地质超前预报,取得了良好的效果,为隧道开挖提供了科学的指导和依据.     

露天煤矿能源消耗引致温室气体排放计量模型建构

论文主要研究了露天矿能源消耗引致的温室气体排放的计量方法,运用全生命周期法沿着煤电链建立了煤电能源链的碳排放量计算总模型和各环节的子计量模型,通过模型可以计算得出我国燃煤电厂单位发电量引致的温室气体的总排放量;基于露天矿消耗燃料不同途径碳排放系数的差异性,建立了包含各种燃料用途的温室气体排放计量模型,模型具体到每一台设备特定的运行环境和特定的运行状态,将两个计算模型叠加起来计算出露天矿能源消耗的温室气体年排放量。