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。     

露天地下同期开采对边坡变形影响机制研究

露天地下同期开采是近年来出现一种新的开采方式,在2种不同开挖方式（露天开采、地下开采）的扰动叠加作用下,边坡岩体的变形与破坏机制完全不同于单一露天开采作用下的边坡稳定问题。基于工程实例,系统揭示了该种情况下边坡岩体的滑移变形是2种扰动诱发滑移变形矢量的叠加作用,其变形属性取决于每种开挖扰动的作用大小;在合成变形矢量中,其移动特点更多地表现为扰动作用大的属性,但由于每种扰动作用在不同空间位置上作用大小是变化的,表现为2种作用叠加后的滑移机制演化规律具有分区性。结合实际工程的开采特点,运用数值模拟方法,系统地探索了不同开采时序组合下边坡岩体的滑移特点和演化规律,并确定了最小开挖扰动方案,即从下到上的开采顺序,此种方案开采产生的位移量大小以及破坏区域的范围均明显小于由上到下的开采顺序;同时研究了露天地下同期开采边坡滑移机制以及边坡岩体变形的空间属性,从而为同类矿山的开采设计及其安全评价提供了科学依据。     

双弱层烧变岩边坡失稳模式研究北大核心

为了研究露天煤矿双弱层烧变岩边坡失稳模式,采用FLAC3D数值模拟,分析了边坡破坏变形特征,建立边坡力学模型;全面考虑烧变岩体、地下水对边坡稳定性的影响和软弱夹层对边坡的控制作用,基于极限平衡法推导不同力学条件下边坡滑移破坏模式。模拟结果显示:上部弱层控制区域岩体及后缘烧变岩体在水平方向位移较大,变形速度较快,塑性变形明显,沿下部弱层带存在塑性区,其控制区域岩体变形速度有所增大。力学分析结果表明:边坡稳定性受上部弱层控制时,上部岩体沿上部弱层移动变形,后缘烧变岩体拉裂破碎推动岩体发生顺层剪切破坏;边坡受下部弱层控制时,岩体沿下部弱层滑移,后缘拉裂,边坡发生沿下部弱层的剪切破坏;后缘拉裂面垂直高度达到两弱层间距时,拉裂面位于上部弱层下方,边坡稳定性同时受到上下2个弱层控制;若上部弱层之上岩体被拉裂,拉裂岩体随两弱层之间岩体变形移动;上部弱层之上岩体保持稳定,则两弱层之间变形岩体滑移与上部岩体分离;上部弱层之上岩体整体失稳,则坡顶处烧变岩体拉裂破碎,两弱层之间岩体沿下部弱层剪切失稳,上部弱层之上岩体整体随下部岩体变形移动。以大南湖二矿南端帮为工程实例,代入力学参数得到上部岩体安全系数为0.942,处于失稳状态,下部岩体安全系数为1.070,处于滑移临界状态,考虑两弱层控制区域岩体之间的相互影响,坡体发生上下两弱层控制下的阶段式滑移-拉裂失稳。     

地下扰动条件下边坡稳定性分析

为减小山西某矿南帮进行井工联合开采煤层时对边坡的影响,采用物理相似模拟及数值模拟相结合的方法分析井工开采过程中上覆岩层变化情况,根据相似模拟和数值模拟结果 1 450平台受到沉陷影响台阶破坏主要为岩层断裂,而1 435 m水平以下则会产生边坡滑移现象,由于1 435 m水平以上岩体受到沉降破坏的影响,岩体完整性较差,强度降低明显,因此坡角需要适当降低,开挖后地表出现开裂,容易引起地表水下渗,应注意及时填埋。     

地下转露天开采条件下某露天矿高陡边坡稳定性分析

某露天矿为地下转露天开采,在复杂工程地质条件和原地下采空区的综合影响下,露天边坡极易发生塌陷、台阶失稳等灾害,严重威胁露天矿安全生产。为研究地下转露天开采条件下某露天矿高陡边坡的岩体变形破坏规律,结合实际地质条件,利用Dimine-Midas/GTS NX耦合建立大型露天矿三维工程地质模型,并进行稳定性计算分析。分析结果表明:地下采空区顶板变形量较小,对露天矿边坡影响不大;南部强风化岩区域边坡位移量较大,边坡有向外"滑动"的趋势;开挖至-180m平台时,边坡安全系数降至临界值,并出现塑性区开始贯通坡脚现象;综合分析得出该矿山开采的临界水平为-180m平台。通过对该实例工程边坡的破坏机制分析,揭示了边坡变形破坏的主要因素,并为后续边坡治理提供理论指导。     

高边坡开挖卸荷过程强度折减法分析

针对露天矿开采过程中边坡变形破坏严重影响露天矿安全生产的问题,采用数值模拟的方法,应用MidasGTS NX软件建立重钢太和露天铁矿黄家山高边坡三维模型,进行开挖卸荷过程中的应力应变、位移及安全系数变化的数值模拟分析。结果表明：边坡岩体开挖卸荷过程中,随着采场的延深,边坡角的增大,塑性应力带的逐渐向边坡岩体内部扩大,风化破碎层及上部冰碛土层之间产生塑性应变贯通区,破坏面形成。开挖完成后整体边坡坡脚处发生剪切破坏,坡顶后缘形成张拉破坏区,边坡上部冰碛土层形成 “坐落—滑移”式滑动。边坡安全系数随向下开挖过程逐级降低,最终达到1.15稍显偏低。后期开采过程中,需对边坡中上部风化破碎岩层及冰碛土进行加固措施。     

露天转地下挂帮矿开采边坡稳定性及失稳模式研究

为研究露天转地下挂帮矿的开采工作面倾角的布置方式对工作面上覆岩体应力与边坡失稳破坏模式的影响,以海南矿业公司露天边坡挂帮矿井采为例,采用理论计算和数值模拟相结合的方法对其进行了分析。结果表明:露天边坡下开采时工作面倾角的布置对边坡稳定性影响显著;工作面倾角由30°到-30°逐渐减小的过程中,工作面上覆岩体及露天边坡台阶变形量越大,边坡内上覆岩体内剪切应力集中程度和最大主应力集中程度越来越高,边坡失稳破坏的趋势增强;边坡围岩上部压力拱成拱机制较弱,开采工作面右端位移临界区域岩体的抗剪强度对边坡整体稳定性起到关键作用;露天边坡下开采边坡岩体不同区域可能发生的失稳破坏模式主要为张拉破坏—垮落破坏—剪切滑移破坏—剪切错动破坏—挤压鼓胀破坏。     

井工露天同期采动下边坡岩体变形机制的模拟试验研究

在井工露天同期开采条件下，且露天边坡位于井工采动影响范围内，边坡岩体的变形与破坏，受两种开采的共同影响，因而岩体的变形与破坏机制不同于单一露天开采条件下的边坡变形。笔者就此问题进行了底面模型摩擦试验研究，为矿山边坡变形分析和采矿设计提供理论基础和科学依据。     

南芬露天铁矿边坡开挖稳定性实验研究

以南芬露天铁矿“298~370滑坡”为例, 基于相似理论构建地质力学模型实验和FLAC^3D数值模拟, 研究不同开挖阶段边坡滑体和锚索的变化特征, 对比分析不同开挖方式对边坡稳定性的影响。地质力学模型实验结果表明, 开挖过程中锚索发生变形弯曲, 滑体破坏前与水平岩体有明显位移差。数值模拟结果表明, 露天矿开采后, X方向产生最大位移17.06 cm, Y方向产生最大沉降10.31 cm, 锚索明显约束滑体竖向位移; 锚索处发生应力集中和位移突变, 与地质力学模型实验结果一致。在实际工程中, 位移突变可作为边坡失稳的监测依据; 分台阶开挖时, 位移和应力变化均小于无台阶开挖, 边坡稳定性更好。     

眼前山露天矿转地下开采边坡大变形模式数值模拟

针对眼前山铁矿露天转地下开采条件下的边坡岩体的变形、破坏和稳定性问题,采用FLAC大变形模式分析了矿体开采不同深度下的露天边坡变形破坏特征。开挖模拟显示北帮软岩边坡易产生大量滑落,但一般不会形成突然快速的滑坡,对地下开采的安全影响不大,但大量小颗粒碎石补充岩石覆盖层,对控制损失贫化指标不利。南帮硬岩边坡岩体开采初期未出现较大的变形和整体滑移。