端帮边坡稳定性与内排压脚追踪距离变化规律研究北大核心

以河曲露天矿为工程背景,分析了不同追踪距离下端帮边坡位移云图、最大剪切应变增量云图,以及内排压脚不同追踪距离下端帮边坡稳定性变化。研究结果表明:不同内排压脚追踪距离下,端帮边坡形成了不同面积的危险区域以及沉降区域;随着内排压脚追踪距离的不断减小,端帮边坡危险区域及沉降区域逐渐向工作帮迁移,靠近端帮边坡内排土场及坑底形成底鼓区域,端帮边坡滑移形态近似呈"凸"字形;内排追踪距离与端帮边坡稳定性系数之间服从Boltzmann函数关系式,当追踪距离由150 m减小到100 m时,端帮边坡稳定性系数发生了断崖式变化;合理的内排压脚追踪距离不仅能够提高端帮边坡的稳定性,同时也能够提高矿山的经济效益,采用内排压脚措施来提高端帮边坡稳定性,也不失为一种既合适又经济的方法。     

准东煤矿靠帮开采南端帮稳定性动态分析

为了研究露天煤矿靠帮开采过程中端帮边坡的动态稳定,保证节地减损开采的安全实施。根据几何学基本原理分析了靠帮开采过程中下部台阶外推距离与端帮边坡角度的函数关系。采用FLAC3D建立边坡模型,并分析了端帮在靠帮开采过程中边坡的稳定性及位移变化,综合不同靠帮角度以及内排跟进后的端帮边坡稳定性分析结果,确定了最佳的端帮边坡角为38°。分析结果表明:除533 m台阶外,其它台阶的开采均会导致边坡稳定性降低,内排作业的及时跟进对边坡稳定性具有显著的提高效果,当排土台阶达到492 m水平时,端帮边坡安全系数达到了1.42,满足安全需求。     

霍林河南露天煤矿横采内排工艺应用

针对霍林河南露天煤矿横采内排工艺应用现状,考虑到内排追踪距离、边坡稳定性等因素,采用理论分析与现场踏勘相结合的方法,确定了最小内排追踪距离,选取典型剖面分析南露天煤矿现状端帮、横采工作帮、横向内排土场边坡的稳定性,并确定了端帮边坡和横向内排土场边坡的最大稳定帮坡角。分析得出横采内排工艺端帮边坡、工作帮边坡以及横向内排土场边坡均满足安全储备系数要求,计算得出端帮边坡最大稳定帮坡角为25°,横向内排土场边坡最大稳定帮坡角为17°。     

安家岭矿端帮煤开采边坡稳定性分析与控制北大核心

为解决安家岭露天矿端帮到界边坡压煤问题,结合安家岭露天矿北帮到界边坡实际情况,运用极限平衡方法,对回采高度、整体边坡角与边坡稳定之间敏感性分析,采用三维数值模拟方法研究横采内排追踪距离、内排压脚高度与边坡稳定性关系。结果表明:回采高度由1276m水平降至1264 m水平、整体边坡角由34°提高至35°时,边坡稳定系数变化最为敏感,综合分析确定端帮压煤回采方案为回采高度1264 m水平、整体边坡角35°;横采内排追踪距离为30m、横采内排压脚高度24 m,可实现煤炭资源安全高效回收,同时具有较高社会效益。     

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。     

季节性岩土强度差异下的靠帮开采及效益分析

为充分利用露天煤矿边坡岩土强度的季节性差异,提高冬季开采时的端帮边坡角,增加煤炭资源采出量;基于季冻土强度理论和冻融作用下的直接剪切试验,运用Geo-Slope稳定性分析软件,结合冬夏两季边坡岩层的物理力学参数,在满足规范要求的端帮稳定性系数的基础上,计算冬夏两季端帮可达到的最大安全角度和冬季端帮稳定性系数强化幅度。结果表明:相同边坡角时,夏季到冬季端帮稳定性系数Fs增大,稳定性系数平均强化幅度为7.34%;季节性靠帮开采方案可将端帮边坡角从夏季的39°提高到冬季的41°;基于岩土强度季节性差异的靠帮开采,提高端帮煤炭回收量8.11万t,增加经济效益654.05万元;利用增加内排压帮土方量3 600 m3的方式可以保障过渡期内端帮的安全性。     

新疆某露天矿端帮采煤机开采可行性研究

为了回收露天开采过程中端帮下部压覆的大量煤炭资源,采用端帮采煤机进行回采的方法,对巨厚煤层露天矿使用端帮采煤机回采的可行性进行了研究。结果表明：端帮采煤机开采强度与边坡稳定性呈负相关,在二维计算过程中,采硐深度0～100 m时稳定性系数变化较小,采硐深度超过100 m之后稳定性系数减小速度增大;单个采硐开采至300 m时,边坡稳定性系数降低至1.066;当端帮采煤机分层开采时,滑体受煤柱群影响由未开采时圆弧形向临空面滑动,改变为煤柱群上方覆岩垮塌,稳定性系数降低至1.035;当端帮采煤机位于工作帮作业时,开采结束的采硐暴露时间久、面积大,三维稳定性系数已降低至0.994,煤柱群连锁失稳,边坡垮塌;端帮采煤机位于内排土场作业时,开采后的端帮暴露时间短,三维稳定性系数为1.164,边坡稳定性较差;后期生产时需要减少端帮采煤机服务水平数量或对开采后的采硐进行适时充填。     

易滑端帮掏槽式开采方案及端帮稳定性

露天煤矿端帮边坡的稳定性情况是影响其下部煤炭资源回收的重要因素,既保证端帮边坡稳定又尽大限度地回收端帮边坡下的煤炭资源,符合露天煤矿安全生产和经济高效的发展目标。为解决露天煤矿易滑端帮下的煤炭资源回收问题,基于靠帮开采理论的时效边坡基础,提出了掏槽式靠帮开采的新方法,给出了垂直和平行2种不同形式的端帮掏槽方案,分析了掏槽宽度确定的基本方式。以我国南方某露天煤矿为例,利用FLAC^3D对不同掏槽宽度下的端帮进行了边坡稳定性分析。结果表明：垂直端帮掏槽方案的端帮边坡稳定性随掏槽宽度的增大而减小,但掏槽式靠帮开采相比全宽靠帮开采,可以有效降低边坡失稳的风险,能够有效回收易滑端帮残煤,其稳定性分析方法也在一定程度上完善了时效边坡的相关理论。     

三维效应下内排追踪距离对边坡稳定的影响

为保障露天矿边坡安全,提高露天煤矿资源采出率,根据边坡变形破坏机理及影响条件,对露天矿横采内排过程中,采场形态对露天矿边坡稳定性的影响进行研究;以巴基斯坦塔尔煤田为研究对象,通过FLAC^3D分析边坡变形破坏机理,明确滑坡模式,对横采内排追踪距离进行分析,为煤矿边坡优化提供参考依据。结果表明：边坡破坏类型属于张拉-剪切复合型,受到采场工作帮与内排土场的双重支档作用,边坡稳定性整体增大;当内排追踪距离为50～100 m时,边坡三维空间效应显著,稳定性较高;随着追踪距离增大,稳定性越来越差。     

内排土场几何参数对端帮稳定性的影响

为了研究当露天矿山的剥离量不能保证内排土场及时跟进采场的进度,不同的排土方案对端帮稳定性的影响。先从理论上分析了内排土场压帮原理和时效边坡微观机理下的临界破坏准则,并结合内蒙古某露天煤矿为研究对象,采用数值模拟方法,建立不同的模型,分析了不同几何参数下的内排土场对端帮稳定性的影响程度。结果表明:当剥离量不足、不能保证矿山内排土场的跟进,常规排弃方案致使坑底宽度越来越大时,内排土场排弃顺序应在满足露天矿坑底最小宽度的安全前提下,优先满足最下部台阶的排弃,能更好地提高端帮的稳定性,进一步保证矿山的安全生产。     

近水平煤层露天矿边坡三维稳定性研究

为最大限度回采胜利煤田西二露天矿西端帮边坡下压煤,应用数值模拟与极限平衡法相结合的方法,分析了不同采场工作帮、内排土场追踪距离条件下端帮边坡的三维破坏模式及稳定性变化规律。结果表明:西端帮边坡受到工作帮与内排土场的双重支挡作用,其变形与稳定性具有显著的尺寸效应,减小追踪距离是控制该类边坡变形、提高边坡稳定性的有效途径;边坡滑裂面近似一椭球面,其水平方向的长轴与短轴均随着追踪距离的增大近线性增大;边坡稳定系数随着追踪距离的增大呈负指数规律下降,当追踪距离不超过100 m时,其稳定性可满足安全要求;当追踪距离达到200 m时,边坡稳定性的尺寸效应基本消失。     

石头梅露天煤矿非工作帮煤炭资源开采实践

为了提高石头梅一号露天煤矿非工作帮煤炭资源回采率、保障边坡稳定性,基于对采场补充勘查和非工作帮边坡稳定性分析研究,探讨了非工作帮煤炭资源开采措施。结果表明：通过采取削帮回采挂帮煤和内排压帮等措施,可消除边坡挂帮煤炭自燃的火灾事故隐患、增强边坡稳定性、提高煤炭资源回采率、降低投资成本、提高安全经济效益。     

提高露天煤矿帮坡角的可行性探讨

通过对某露天煤矿以往的试验成果的归纳、分析研究,选取了其中一端帮进行数值计算与模拟,模拟结果表明内排的实现提高了所压边坡的稳定性,在保证内排跟踪距离的前提下,适当提高帮坡角,进而提高煤炭的回收率在露天煤矿中的应用是可行的。     

哈尔乌素露天煤矿端帮边坡角对边坡稳定性的影响研究

为探究边坡角对哈尔乌素露天煤矿南端帮边坡稳定性的影响程度,采用FLAC/SLOPE软件对不同倾角的端帮边坡进行稳定性分析。详细地研究了边坡角从35°～55°每个角度对应的安全状态以及安全系数。研究发现,在靠帮的过程中,端帮边坡角越大,边坡岩体的位移量越大,而且随着破坏单元体数量的增加剪切破坏区域逐渐形成了贯通区域,边坡失稳的概率进一步增加。当边坡角度达到45°时,由于安全性原因已经不再允许继续靠帮开采,得到了哈尔乌素露天煤矿南端帮最优靠帮角度。     

陡帮开采技术在将军戈壁二号露天煤矿的应用

将军戈壁二号露天煤矿南端帮最终边坡角取值过于保守,为了避免端帮边坡角太小造成端帮压煤,研究用陡帮开采技术采出南端帮压煤;研究时选择GEO-slope和FLAC 2种分析软件,分别采用极限平衡法、有限差分法、有限元法对南端帮边坡的稳定性进行模拟分析,寻找极限稳定状态时对应的边坡角度,将南端帮最终边坡角由35°提高到39°;在最大的陡帮开采边坡角度的基础上,调整南端帮台阶构成,布置相应的运输系统;共采出煤炭资源量为124万t,获得约1.1亿元的经济收益。     

朝阳露天煤矿非工作帮滑坡治理

为做好治理滑坡工作,朝阳露天煤矿采用"边坡实时监测+疏干排水+窄条带横采内排"采矿协调治理方案。将滑坡区域划分为西、中、东3个区共36个条带,采用倾向短工作线走向推进(横采),跟踪内排方式开采,条带底宽30 m,最小内排跟踪距5 m,排土段高15～18 m。在内排土场场基底南北向铺设80 m宽,1 m厚毛石,以疏排内排土场基底水,提高内排土场边坡稳定性。滑坡治理期间加强坑底积水的疏排,同时加强地表水拦截和坡表水引排,减小坑底水仓疏排水压力。     

塔尔煤田Ⅱ区块露天煤矿南帮边坡空间形态优化

为解决巴基斯坦塔尔煤田Ⅱ区块露天煤矿南帮原设计到界边坡形态不合理问题,采用二维与三维相结合的分析方法来进行边坡稳定性分析,基于简化Bishop法、剩余推力法以及数值模拟分析方法对巴基斯坦塔尔煤田Ⅱ区块露天煤矿南帮边坡空间形态进行优化,确定了到界边坡的最优空间形态。研究结果表明：塔尔煤田Ⅱ区块露天煤矿南帮横采内排追踪距离应控制在100 m以内,优化设计后的边坡空间形态与原设计对比,整体边坡角增大2°,回采煤炭资源增加8.858×106t,剥采比为0.5,有利于实现煤炭资源的最大限度回采。     

平朔东露天煤矿端帮陡帮开采方案

以平朔东露天煤矿端帮边坡现状为研究背景,基于岩质边坡土力学理论,结合端帮边坡因上下岩石风化程度以及自身岩性不同的特点,根据陡帮开采理论以及相关应用案例,提出下部边坡外扩陡帮开方法和边坡内缩陡帮开采方法。利用GEO-Slope数值模拟软件,计算得出陡帮边坡的稳定性系数,并对危险边坡提出滑坡防范性措施,证明下部边坡外扩陡帮法开采方案的可行性。形成了适合该露天矿端帮陡帮开采的技术体系,为后续陡帮开采推广奠定了基础。     

端帮陡帮控制开采技术在安家岭露天矿的应用

因煤层抬升,在回收道路压煤后4#煤底板形成1条80 m宽的运输道路而造成端帮压煤。为了尽可能多回收煤炭资源,在综合考虑安家岭露天矿运输系统布置、开采现状和边坡稳定性的基础上,设计了"4#煤底板以下北扩40 m"的端帮陡帮开采方案。通过采取"分2个阶段采掘、2次内排压帮"的生产组织方式,实现了快速采掘、尽早内排压帮,并在开采过程中辅助以边坡监测监控的保障措施,形成了适合安家岭露天矿生产实际的端帮陡帮控制开采技术体系。     

露天矿端帮采煤机开采参数设计方法

为了提高端帮压煤回采率,保证端帮采煤机作业安全,分析了平朔东露天煤矿端帮压煤开采可行性,提出了端帮压煤开采参数设计方法,包括端帮采煤机工作区域参数设计方法以及煤柱参数计算方法,并验证了煤层上覆岩体安全厚度,采用Midas GTS NX有限元软件模拟了端帮压煤开采后的边坡稳定性情况。研究结果显示,东露天矿端帮压煤采用端帮采煤机开采方案可行,设计端帮采煤机工作区域长度80m,宽度40m,端帮采煤机水平最大开采深度300m。单排采巷条件下设计4煤支撑煤柱宽度50m,隔离煤柱宽度20m,9煤支撑煤柱宽度60m,隔离煤柱宽度24m。上覆岩体厚度满足安全要求,端帮压煤开采后端帮边坡较为稳定。