含软弱夹层露天矿高边坡台阶宽度及台阶坡面角协同优化研究

采用工程类比法建立露天矿开采中台阶宽度及台阶坡面角协同优化循环流程图,采用强度折减法,以含软弱夹层的四川黄山石灰石露天矿山高边坡为例,计算不同台阶宽度及台阶坡面角方案下边坡稳定性系数,探讨软弱夹层对边坡稳定性的影响,最终确定合理的台阶宽度及台阶坡面角取值。结果表明,循环流程图更为清晰直观地展示了台阶宽度及台阶坡面角协同优化的整个过程,可直接获得台阶宽度及台阶坡面角组合大小; 软弱夹层大大降低了边坡稳定性,且易成为潜在滑动面; 该矿山边坡3-3'剖面的最优安全平台宽度、清扫平台宽度及台阶坡面角分别为4 m、8 m和64°。研究成果可为矿山实现安全经济生产提供新思路和指导作用。     

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。     

基于结构面精细调查的露天边坡台阶破坏分析

露天矿边坡多以岩质边坡为主,其常见的破坏形式表现为边坡台阶的平面破坏或者楔体破坏。以内蒙古某金矿为研究对象,以岩体结构面的现场精细调查为基础,从定性和定量的角度研究了该露天矿边坡台阶的稳定性情况和破坏模式。根据研究结果,推荐各岩性边坡台阶参数：绿泥石英片岩的台阶坡面角为51°～53°,不应并段,台阶高度9 m;石英岩、流纹斑岩、绢云母石英片岩的台阶坡面角为65°～70°,可以并段,台阶高度9 m,并段后台阶高度18 m。     

水对露天矿边坡稳定性的影响

在露天矿的采掘设计中,为了保证矿区安全生产,多快好省地回收矿产资源,必须正确确定合理的矿坑边坡角和台阶坡面角。这是研究边坡稳定性需要解决的主要课题。影响岩质边坡、特别是高陡边坡稳定性的因素十分复杂,目前在国内外研究得尚不够,研究方法也不尽一致,但水对边坡稳定性的影响却越来越引起矿业界的重视,进行了大量的探讨和研究,取得了一定成果。     

基于FLAC3D软件的极端恶劣环境下边坡稳定性分析

为了评价某西藏露天矿边坡在极端恶劣条件下的稳定性,以矿区边坡A-A剖面为典型研究对象,通过岩土力学室内试验和经验类比法确定岩体力学参数,采用ANSYS软件建立矿区边坡A-A剖面的计算模型,然后加载积雪和地震荷载,运用FLAC3D软件分析边坡的位移、剪应变增量和塑性区大小。结果表明：在开采过程中碎石土区域最大累计位移约为84.6 mm,岩质台阶面部位剪应变增量很小,为0.001以下,碎石土台阶边坡局部区域最大剪应变增量小于0.009 36,岩质台阶面部位以及碎石土边坡区域无塑性区,整体边坡以及局部碎石土区域台阶边坡稳定;在积雪和地震工况作用下,最大累计位移约为366.8 mm,岩质台阶面部位剪应变增量很小,为0.01以下,碎石土台阶边坡局部区域最大剪应变增量小于0.082,岩质台阶面部位有少量塑性区,碎石土边坡区域出现了较大的塑性区,其稳定性有所降低,但整体边坡仍能保持稳定。     

铜山口铜矿露天采场边坡平面破坏研究

为了得到铜山口铜矿露天采场南边坡与西边坡的稳定性,采用RocPlane2.0分析软件对边坡台阶进行了平面破坏稳定性研究。研究结果表明:1)受力在I～Ⅵ条件下,边坡的安全系数依次降低;在张裂缝、爆破振动力与地震力影响因素的控制对比下,地震力对边坡稳定性的影响较大。2)南边坡与西边坡台阶高度为12m,坡面角≤75°时,6种受力情况边坡的安全系数均大于许用安全系数,边坡台阶不会发生平面破坏;台阶高度为24m,坡面角≤75°时,6种受力情况边坡的安全系数均大于许用安全系数,边坡台阶不会发生平面破坏。3)建议在台阶并段开采(24m)时,其台阶的坡面角为75°。研究结果可为矿山安全生产设计提供参考。     

局部高陡边坡对排土场整体稳定性的响应规律

采用现场调查和数值分析相结合的方法,基于简化Bishop法极限平衡理论,对排土场4个边坡剖面分别考虑正常、暴雨和特殊3种工况,共进行24次边坡静力和地震动力稳定性计算分析,并以安全系数表征。根据排土场安全度,分3种计算工况提出了稳定性分级标准,在此基础上预测了临界安全系数值对应的总边坡角。结果表明:局部高陡边坡对边坡整体稳定性的影响主要发生在暴雨和特殊工况下,正常工况时影响不大;数值计算得出的最危险滑动面均发生在过高和过陡的局部台阶位置,与现场勘查结果吻合;当前边坡总坡角每上升2°,安全系数平均降低了一个等级。     

某露天矿山高陡岩质边坡稳定性的优化设计研究

采用岩石力学试验、FLAC3D强度折减法以及Slide极限平衡法对某露天矿山可能发生滑坡或坍塌的2个典型位置的终了边坡进行了稳定性分析,分析其在极端工况(自重+暴雨+地震)下的稳定性。研究结果显示,该露天矿山的台阶坡面角及终了边坡角设计不合理,1-1剖面和2-2剖面在极端工况下的安全系数仅为1.03和0.935,边坡容易产生滑坡或坍塌。为此,需对边坡进行优化设计。1-1剖面的台阶坡面角由75°调整为70°,2-2剖面采用削坡减载的方式拟定削坡角度为23°。数值模拟结果显示,边坡经过优化后,2个剖面的平均安全系数分别为1.15和1.14,边坡处于稳定状态。     

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°。     

溜破系统对边坡稳定性的影响及边坡优化

针对溜井和破碎硐室的对高陡露天边坡的稳定性的影响,基于现场复杂地质结构结合仿真技术对不同设计方案下的溜井处边坡进行数值模拟计算分析,对比边坡安全系数及溜井-破碎硐室处的主应力和位移值,推荐台阶高度24m(并段)、平台宽度8 m、最终边坡角61°的边坡方案,优化后的边坡在保持边坡与溜井-破碎硐室安全稳定的同时,提高了资源利用率。     

毕机沟矿区露天开采的边坡稳定性及最终边坡角研究

毕机沟露天境界最终边坡高度达到510 m,其中山坡和凹陷露天各占一半。8~15线边坡形态复杂。为了确定经济合理的最终边坡角,应用FLAC3D研究了几个典型剖面的边坡稳定性,分别确定了各部分边坡的山坡、凹陷最终边坡角及台阶构成参数,并提出了各部分局部加固的参数。该方法适合研究岩质边坡的稳定性,易于技术可行、经济合理、简便实用地确定最终边坡角。     

多宝山铜矿设计境界稳定性分析及最终边坡角优化

为实现多宝山铜矿最终边坡角的优化工作,以多宝山铜矿为依托,基于矿区初步设计文件和工程地质分区,以B-B和D-D剖面为分析主体,从安全的角度分析了不同整体边坡角下的边坡最小安全系数,并给出了最终边坡角的建议值。多宝山铜矿采场初步设计境界在荷载组合Ⅰ和荷载组合Ⅱ作用下,其稳定性均不满足边坡安全要求,当边坡角在51.5°～46°范围内变化时,边坡最小安全系数随整体边坡角的减小近似呈线性增加,建议Ⅱ_2区域整体坡面角不超过46.4°,Ⅳ区域整体边坡角不超过47.8°。     

新疆准东露天煤矿单一巨厚煤层复合边坡空间形态优化

针对单一巨厚煤层露天矿土-岩复合边坡稳定性及空间形态问题,以新疆准东露天矿为工程背景,采用刚体极限平衡和FLAC3D数值模拟相结合的方法,研究了露天矿复合边坡的稳定性及空间形态,分析了复合边坡的潜在滑动模式及稳定性规律,确定了采场与排土场的最大安全距离。研究结果表明:新疆准东露天矿采场最终边坡角为34°,排土场边坡角为23°,排土场与采场安全距离为150 m时满足安全性与经济性要求;单一巨厚煤层露天矿土-岩复合边坡的滑坡模式为沿排弃物内部的圆弧滑动和以坡体出露弱层面为底界面的组合滑动;在岩体自身重力作用下,单一巨厚煤层露天矿土—岩复合边坡破坏形式为拉张—剪切复合型。     

露天矿内排土场基底承载力分析及扩容稳定性研究

为提高露天矿经济效益,缩短卡车运距和减少外排土场用地面积;分析了某排土场基底承载能力,通过计算确定了矿山内排土场最大排弃高度;采用数值模拟计算,对内排土场现状边坡进行了稳定性评价,提出符合内排土场技术规范的2种内排扩容方案,通过边坡稳定性计算和内排土场扩容容量对比,选取加高内排土场单台阶高度的方式进行扩容。结果表明：扩容方案为台阶高度为45 m,台阶坡面角为33°,总体排弃高度为180 m,内排土场边坡稳定性为1.533,满足边坡稳定性要求。     

新桥硫铁矿下盘无台阶边坡开采工艺及其边坡稳定性研究鉴定会

新桥硫铁矿露天采场下盘岩体产状与矿体产状基本一致,且下盘岩体中夹有泥化页岩弱层,岩层倾角45°左右。按常规露天矿设计,台阶坡面角大于岩层倾角,则安全平台和清扫平台无法形成。为此,新桥硫铁矿和马鞍山矿山研究院开展了下盘无台阶边坡开采工艺     

排土工艺对排土场的稳定性影响分析

排土场在自然堆放过程中,排土顺序、单阶台阶高度、堆积平台预留宽度以及整体边坡角是影响排土场稳定性的几个关键因素。针对紫金山金铜矿排土场的实际情况,室内实验获得了堆积散体材料的力学强度参数,通过数值模拟分析,研究了这几种因素对排土场稳定性的影响。结果认为：排土过程中,采用多台阶排土比单台阶一坡到底排放方式更有利;单阶台阶高度不超过30 m,平台宽度在20~30 m时,既可保证排土场的整体稳定性,又能最大限度增加排放库容。     

极端条件下高陡边坡多台阶安全性分析

为了评价某西藏露天矿高陡边坡台阶在极端恶劣条件下的稳定性,采用SLIDE软件建立了矿区边坡台阶的计算模型,同时加载地震载荷与暴雨荷载,分别计算岩质双台阶和三台不同结构面组合时的安全系数。结果显示,软弱结构面贯穿的台阶越多,所在台阶整体安全性就越差;作用在台阶上的荷载越多,安全系数越小;多台阶安全系数与软弱结构面面积有关,结构面积越大,台阶安全系数越小,滑坡的可能性越大;台阶安全性与软弱结构面的个数无直接关系。建议加强对边坡监测,同时对于结构面发育的地区采用挂网喷射混凝土处理,防止大气降水和风化冻融影响的劣化。     

顺兴露天煤矿北排土场北帮边坡稳定性分析

以顺兴露天矿北排土场北帮边坡为研究对象,应用简化Bishop法和传递系数法相结合,对排土场边坡稳定性进行了系统研究,揭示了坡角对边坡稳定性的定量影响,确定了不同排弃高度条件下的合理边坡形态与参数。研究结果表明,当边坡角增大时,顺倾露天煤矿北排土场北帮边坡稳定性近线性降低;滑坡模式为当排弃高度40 m时,稳定边坡角为22°,最终平盘宽度为37.4 m;当排弃高度60 m时,稳定边坡角为20°,最终平盘宽度为36 m。     

考虑反倾破坏面的高陡公路岩质边坡倾覆分析

当前针对高陡公路岩质边坡的岩柱倾覆分析中,通常假设以单一的弱面角从坡顶向坡底处开隙。但当岩体内部存在反倾破坏面时,单一的弱面角得到的结果无法反应真实的倾覆过程。为了准确分析高陡公路边坡倾覆趋势,本文提出反倾破坏中真实弱面角的搜索方法,基于极限平衡法对岩柱倾倒过程中的公路边坡进行稳定性分析,并使用离散元数值模拟对案例边坡进行验证。研究结果表明：1)弱面角和边坡高度的增加导致倾覆产生的位移显著,在35°弱面角和坡顶处均记录到最大位移;2)反倾斜破坏面角度的变化导致岩柱的中部区域和下部区域的破坏模式的不一致,当发生倾倒破坏的岩柱接近反倾弱平面时,其破坏方式由倾覆变为滑动。改进后的分析方法结合并优化了传统分析技术,可为含反倾破坏面的高陡公路岩质边坡倾覆机理及稳定性评估提供更为精确的分析方法。     

基于SURPAC-FLAC~(3D)露天矿边坡设计及稳定性分析

以金鑫铜钼矿为工程背景,利用SURPAC和FLAC3D软件建立矿山实体计算模型,同时获得矿山剥采比和采出矿石量等经济数据。在不降低边坡安全系数的前提下,通过适当提高单台阶角度、高度和减小清扫平台宽度3种途径来增加露天矿最终边坡角度,使得最终边坡角提高2°,剥采比从3.66降低到3.52,减少岩石剥离量约1350万t,有效增加矿山企业经济效益。并在此基础上,通过FLAC3D对加陡后的露天矿山边坡进行稳定性分析,分析加陡之后的各边坡水平位移、塑性区破坏分布情况,并对加陡后较为危险的北边帮进行跟踪点监测。分析结果表明,各边坡除小范围局部不稳定外,整体处于稳定状态,可以通过局部加固来达到矿山安全开采的要求。