基于有限元的上下盘开采对矿山边坡稳定性的影响研究

为研究上下盘开采对矿山边坡稳定性的影响,基于有限元方法,利用Midas GTS软件建立相应模型,通过分析不同开挖位置、不同断层形态下边坡的力学特征,得出其力学响应机制,主要得到以下结论：断层倾角发生改变时,随着工作面的推进,因上下盘开采而导致的边坡沉陷值整体变化不大,但倾角的增大会导致其更易活化;断层倾角发生改变时,上盘最大下沉处位置更靠近断层方向,而下盘最大下沉处位置更靠近采空区方向;上盘开采时,随着断层倾角的增大,开采前后边坡安全系数均出现减小,下盘则与之相反;上盘开采时随着断距的增大,边坡安全系数均出现增大的现象,下盘开采时随着断距的增大,边坡安全系数均出现减小的现象。创新点在于考虑断层对矿山开采过程边坡稳定性的影响,该研究为今后复杂地质条件下矿山开挖所导致的边坡问题提供参考。     

柿竹园多金属矿露天-地下协同开采安全稳定性分析

为研究柿竹园多金属矿露天-地下同时开采的相互影响，根据矿山的实际生产情况，构建了矿山的地表模型、露天坑最终境界模型、矿体模型、塌陷区及采空区模型。为尽可能真实地反映矿山开采及覆岩的变形特征，按不同的回采高度和回采区域将矿山整体开采顺序从上到下划分为6个阶段。其中，第1至第5阶段为露天-地下联合开采，露天开采东、北部684 m以上以及西、南部612 m以上的矿体，与此同时，地下采用分段凿岩阶段空场法开采东部407～610 m、北部470～536 m的矿体，以无底柱分段崩落法回采西部530～610 m的矿体以及中部490 m以上的矿体；第6阶段为地下开采结束全部转为露天开采。通过数值模型得出了露天-地下协同开采期间，各开采阶段地表和采场产生的最大位移量、采场顶板产生的最大拉应力值以及最大压应力的位置和大小；并对露天开采时，井下采场、采空区顶板、边坡的位移和应力进行了监测和分析。结果表明，露天-地下协同开采期间，露天开采区形成的露天边坡和平台未出现明显的应力集中现象，露天边坡产生的位移、拉应力和剪应力值均较小，矿山露天及地下开采对最终边坡稳定性造成的影响较小，开采造成的位移和应力集中程度不会...     

基于BP神经网络的露天边坡角预测

针对广东泥竹塘铁矿露天边坡稳定性问题,为了获得矿山的稳定露天边坡角,研究使用BP神经网络进行预测分析。在预测过程中,以边坡岩体质量系数、岩体综合抗压、抗拉强度、内聚力、结构面力学特性、边坡高度及岩体密度等7个指标为输入因子,综合国内矿山27组露天矿山现场数据,建立网络学习、训练样本库,从而实现泥竹塘铁矿稳定露天边坡角的预测。结果表明,露天边坡角的BP神经网络预测模型最大误差小于3%,训练输出误差较小,精度较高,得到的泥竹塘露天铁矿上盘最终边坡角的预测值为42.8°,上盘最终边坡角的预测值为40.1°。多年的生产实践表明,该预测成果与实际基本相符,可为今后类似工程提供参考。     

某矿山终了边坡安全稳定性分析

广东某露天石灰岩矿山终了后边坡较大,最大高差为147 m。为了分析矿山边坡安全稳定性,选取终了边坡的东面和南面,采用瑞典圆弧法和河海大学的Autobank7软件计算出边坡稳定性系数。结果表明,矿山的终了边坡是稳定的。同时提出生产过程中边坡安全管理措施。     

露天转地下开采引起露天采场边坡垮塌数值模拟研究

以某金属矿山露天转地下开采引起露天采场边坡垮塌为研究背景, 采用三维数值模拟研究方法展现了矿体开采过程中围岩塑性区发展过程, 并分析了围岩塑性区分布的变化规律。结果表明: ① 空区上部岩层主要以拉伸破坏模式为主, 其他部位岩层主要以剪切破坏为主, 西部边坡坡面的一侧已经与地下采空区塑性区相互贯通。② 东部矿体采用充填法开采, 一定程度上控制了地表塌陷;产生塑性区的部位为西部边坡和靠近西部边坡的露天采场底部。③ 开采前期西部矿体在西部边坡坡面和露天采场底部产生的塑性区较多;开采后续水平矿体对地表塑性区的产生影响不大。④ 模拟矿体开采过程, 可将产生的塑性区划分为3个阶段, 有2个突变点: 第1个阶段对应西部边坡开始出现裂缝、局部垮塌滑坡;第2阶段对应边坡出现较大范围垮塌滑坡、露天采场底部出现裂缝、西部边坡脚出现塌陷孔洞;第3阶段塑性区占比逐渐增加。研究成果可为矿山滑坡治理和矿山安全生产提供参考。     

玉龙铜矿露天边坡稳定性计算与评价

边坡稳定性是影响矿山安全生产的重要因素,对露天矿边坡稳定性研究有重要的现实意义。根据玉龙铜矿露天边坡工程地质分区,采用强度折减法,将11个剖面进行稳定性计算与评价,得出合理的边坡结构参数,为矿山安全生产提供可靠的依据和保障。     

深凹露天转地下开采错动界限的数值模拟研究

针对大冶铁矿深凹露天转地下开采的实际情况,考虑岩性、断层和破碎带的影响,建立了错动界限计算模型。利用极限平衡理论和FLAC软件对转地下开采前的边坡稳定性进行了研究,分别分析了不同开采水平,塌陷区回填与不回填两种条件下的应力变化、塑性区分布和位移变化规律,并以地表水平变形为标准来圈定不同开采水平的地表错动范围。结果表明,随着开挖深度的增加错动角逐渐提高,开挖至-120m水平时,不回填条件下,上盘平均错动角为60.9°,下盘平均错动角为63.1°,回填可使下盘错动角提高1°,上盘错动角提高0.3°左右。     

露天转地下不扩帮延伸开采对边坡稳定性影响研究

针对归来庄矿业公司露天转地下面临露天开采即将到达设计深度,而地下工程尚未施工完毕,过渡期时间紧、生产压力大,露天边坡高陡、局部地段稳定性较差等难题,提出了露天转地下不扩帮延伸开采方法,在回采矿石充填采空区同时形成人工境界矿柱,隔离露天与地下回采,同时增加露天产的回采方案.利用强度折减法和具有拉剪破坏分析功能的FLAC程序,对露天不扩帮延伸开采技术对边坡稳定性影响进行分析.通过不断折减岩体材料的力学强度参数,使围岩塑性区接续扩展,直至边坡发生破坏,此时折减系数即为安全系数.计算结果显示开采到-40m设计深度时,边坡安全系数为1.46～1.5,符合国标一级边坡的标准,适宜进行延伸开采;当露天分区延伸至-50m后,剪切应力集中位置调整到三角矿柱与上盘边坡的结合部,位移突变时的折减系数为1.321～1.355之间,此时边坡仍保持稳定.当三角矿柱回采后边坡整体安全系数降至1.256～1.288,但随着矿房充填完成后边坡的安全系数增至1.321～1.355,达到了三角矿柱回采前的边坡稳定程度,边坡仍处于稳定状态.实践证明:该技术安全可靠,可为类似工程提供参考.     

露天转地下开采对边坡稳定性的影响

露天转地下开采过程中诱发的边坡失稳将严重影响安全生产,主要原因是地下开采导致采空区覆岩应力重分布,并引起岩体的移动和变形,岩体强度降低,影响边坡稳定。为了研究露天转地下开采对边坡稳定性的影响,以某矿实际开采工程为例,运用MIDAS,FLAC~(3D)等数值模拟方法分别模拟了地下采区位于边坡的坡脚、坡中和坡外区3种条件下地下开采对边坡稳定性的影响机制,得出地下采区位于坡脚处开采会导致坡覆岩边坡滑移区范围最大,边坡失稳概率大;位于坡外区开采因上覆岩层沉陷使整体坡角减小,有利于边坡稳定;而位于坡中区开采时,边坡稳定状态介于两者之间。通过对该工程实例分析得到地下采区位于坡脚、坡中区时边坡安全系数不足,在坡外开采时边坡处于稳定状态。     

巴基斯坦山达克铜金矿露天边坡稳定性与参数优化研究

为了得到巴基斯坦山达克铜金矿露天边坡最优参数,选取了8个工程地质剖面,通过极限平衡分析了A～H剖面在三种工况下的安全系数。基于设计参数,对8个边坡剖面进行计算分析,得出了边坡各剖面最优边坡角结构参数,并根据工程地质分区,推荐各分区边坡结构参数如下:1)A、B、C、E、F、G剖面整体边坡角为46°,即Ⅰ区、Ⅲ区边坡整体边坡角46°;2)D、H剖面整体边坡角为45°,即Ⅱ区、Ⅳ区边坡整体边坡角45°。     

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。     

石人沟露天矿边坡岩体结构特征及总体边坡破坏模式

本文系对工程实例—“唐钢石人沟铁矿露天采场边坡稳定性研究”成果的总结。文章详述了矿区工程地质特征及边坡岩体结构特征,对采场各区的边坡结构类型进行了系统划分:上盘为反坡层状—碎裂结构,下盘为顺坡层状结构。最后运用运动学分析结合边坡岩体结构特征确定出采场最终总体边坡破坏模式—上盘及端帮为圆弧形,下盘为双平而形。     

黄岗铁矿采空区稳定性评价及治理方案研究

为对分段空场法和浅孔留矿法采后的空区进行治理,通过工程地质调查及室内岩石力学实验,获得了开采区域内上盘大理岩岩组、磁铁矿岩组、下盘矽卡岩岩组的岩石物理力学指标;通过计算岩体的稳定性系数,结合Mathews图解方法,得出了岩体的容许水力半径,对采空区的稳定性分级进行了判定。结合国内外采空区处理的经验和矿山实际情况,选择采用废石充填采空区方案对处于过渡区的采空区及其他需要及时处理的采空区进行治理,对其他采空区进行封闭处理。结果表明,实施采空区综合治理方案后,安全有效地对采空区进行了治理,消除了采空区对井下正常生产的影响。     

复杂采空区群影响下露天边坡稳定性特征及危险区区划研究

为研究复杂采空区群影响下的边坡稳定性特征,针对银山露天矿现状边坡与二期边坡,采用FLAC3D三维数值模拟方法,基于复杂采空区群与露天边坡形成历史的返演,计算了固定长高比的三维边坡模型在不同边界约束下的安全系数,并分析了复杂采空区群影响下边坡的整体稳定性特征以及单个采空区对边坡局部稳定性的影响,从而对露天矿开采过程中边坡岩体潜在危险区域进行了分类区划。研究成果为银山露天矿山安全生产防控提供了可靠依据。     

地下采区开采方法对边坡岩体变形的影响规律

在地下与露天复合开采的矿山中,由于露天边坡岩体位于地下采动影响区域内,致使边坡岩体受到两种采动的影响,其中不同的地下采矿方法影响程度不同。为评价地下开采方法对边坡岩体的影响,对抚顺西露天北帮北坡变形进行了分析,得出了地下采区不同开采方法对边坡岩体变形的影响规律,为该矿边坡岩体动态分析及类似矿山开采设计提供科学依据。     

劣化扰动因素下顺层岩质边坡稳定性及优化设计研究

顺层岩质边坡受天然地质构造影响,其稳定性相对较差。然而在暴雨、爆破和地震这些强大的劣化因素影响下其稳定性受到更大的威胁。因此以强度折减理论为基础,采用数值模拟的方法对某矿山顺层岩质终了边坡的稳定性进行了分析。研究该矿山在暴雨、爆破和地震3种工况下,拟设计方案和两种优化方案的顺层终了岩质边坡的滑动面位置、边坡的横向变形和应力变化规律。结果表明:地震对该矿山顺层边坡的稳定性影响最大,且在拟设计方案条件下边坡的安全系数低于规范值,边坡处于不稳定状态;通过对该矿山顺层边坡的优化研究,最终得出该矿山最优的设计方案。     

二次卸荷中边坡应力变化规律的相似试验研究

通过相似试验,研究了驻留矿体开采边坡岩体应力变化机理,分析了边坡稳定性情况。研究表明,在露天开采过程中,水平应变呈增加趋势,地应力向露天采空区方向卸荷;驻留矿体的开采过程中,水平应变呈减小趋势,边坡内部应力重新分布,地应力向地下采空区方向卸荷,在地下采空区周围形成应力集中区,从而使边坡表面水平应力呈减小趋势。但驻留矿体的开采不会对边坡的稳定性产生较大影响。     

乌拉根露天边坡稳定性分析及优化设计

为使露天开采的经济性与安全性达到最优平衡,运用数值模拟法对矿山边坡稳定性进行分析,找出边坡潜在滑动面位置,运用极限平衡理论计算不同边坡角下的安全系数,在边坡允许安全系数范围内选取最优边坡角。采用该方法对乌拉根露天铅锌矿边坡进行优化,在降低剥离工程量同时,保证了边坡的稳定性。     

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Geo－Slope露天边坡稳定性分析及治理方案选择

某露天矿山的南部终了边坡基岩风化岩岩体破碎,存在顺层层里面和垂直裂隙,具有明显的滑坡起动趋势,局部已出现崩塌滑坡。为了确保边坡稳定性,矿山决定对终了露天边坡进行削坡处理。利用Geo-Slope软件计算分析削坡后边坡安全系数,提出合理的削坡方案,削坡后在疏干排水状态下,计算的边坡安全系数为Fs=1.247,满足安全规程要求。