平朔东露天矿含软弱夹层高陡边坡变形破坏机理及治理措施

为探讨含软弱夹层高陡边坡变形破坏机理,以平朔东露天矿南帮变形区为例,依据以往工程地质资料及物理力学实验,确定其相关力学参数,并构建典型工程地质剖面;基于有限元法分析其破坏机理,利用极限平衡法计算边坡稳定系数,提出相应治理措施,并计算治理设计边坡稳定性.结果表明:含软弱夹层高陡边坡破坏模式主要为沿弱层滑动的"坐落-滑移式...     

受软弱层影响的露天矿边坡复合滑动面优化计算方法

软弱层对露天矿边坡稳定性影响很大,但含软弱层边坡的滑动面确定是非常复杂的。本文将露天矿边坡的变形破坏分为剥落、崩落、滑动、沉降、流动等几种基本形态,并对露天矿边坡的破坏特征进行了分析,进而利用最优化理论计算方法,确定了包含软弱层影响的露天矿边坡复合滑动面,为受软弱层影响露天矿边坡的稳定控制和防治提供指导。     

含软弱夹层水平层状岩体边坡失稳机理研究

受北帮陷落柱无煤区及南帮附近白辛窑向斜以及矿区地质条件影响,安家岭露天矿边坡不稳定因素始终存在,特殊的边坡岩层组合结构是滑坡形成的内在条件,露天开采剥离形成的高陡边坡是滑坡的外在原因。通过对已发生破坏边破的岩层组合结构的比较分析后发现,当水平层状岩体中有软弱夹层分布时,其变形破坏程度较为严重。因此,依据软弱夹层与围岩的典型组合情况,结合室内三轴试验结果,建立了含软弱夹层围岩的力学模型,探讨了含软弱夹层围岩变形破坏的形成演化过程,揭示了软弱夹层引起围岩变形失稳的机理。     

含软弱夹层边坡稳定性上限分析法研究与评价

软弱夹层的物理力学性质极为薄弱,是边坡滑坡灾害的显著诱发因素。为深入探究含软弱夹层边坡稳定性问题,应用力学理论分析的方法构建了含软弱夹层边坡变形特征及破坏机构,建立了含软弱夹层边坡稳定性分析几何模型以及运动学模型,并基于最小二乘拟合的方式推导了含软弱夹层边坡破坏区域内岩土体外力功率及内能耗散率计算公式。在此基础上,综合应用上限分析定理以及强度折减原理,编制了含软弱夹层边坡稳定性上限分析计算机循环程序,最终实现稳定性上限分析法求解的目标,并通过工程算例对边坡稳定性分析结果进行准确性评价。研究结果表明：提出的稳定性分析方法具有高度准确性,从边坡稳定系数计算结果的角度分析,本方法的计算结果为严密的上限解,计算结果偏差可通过工程经验消除;从边坡最危险滑面形态的角度分析,本方法搜寻所得的最危险滑面充分满足岩土体速度分离要求,可有效地解决边坡破坏过程中存在的运动学问题,具有更强的工程实践意义。     

含软弱夹层边坡稳定性上限分析法研究与评价

软弱夹层的物理力学性质极为薄弱,是边坡滑坡灾害的显著诱发因素。为深入探究含软弱夹层边坡稳定性问题,应用力学理论分析的方法构建了含软弱夹层边坡变形特征及破坏机构,建立了含软弱夹层边坡稳定性分析几何模型以及运动学模型,并基于最小二乘拟合的方式推导了含软弱夹层边坡破坏区域内岩土体外力功率及内能耗散率计算公式。在此基础上,综合应用上限分析定理以及强度折减原理,编制了含软弱夹层边坡稳定性上限分析计算机循环程序,最终实现稳定性上限分析法求解的目标,并通过工程算例对边坡稳定性分析结果进行准确性评价。研究结果表明：提出的稳定性分析方法具有高度准确性,从边坡稳定系数计算结果的角度分析,本方法的计算结果为严密的上限解,计算结果偏差可通过工程经验消除;从边坡最危险滑面形态的角度分析,本方法搜寻所得的最危险滑面充分满足岩土体速度分离要求,可有效地解决边坡破坏过程中存在的运动学问题,具有更强的工程实践意义。     

矿山边坡软弱夹层赋存状态及蠕变特性对边坡稳定性影响研究

含软弱夹层的露天矿山边坡是一种广泛存在的地质体,其弱强度的夹层岩土体更易导致边坡发生滑坡失稳。然而,目前对含缓倾软弱夹层矿山边坡的研究不够系统深入,且缺乏对其的长期稳定性分析研究。本研究依托某典型的含缓倾软弱夹层露天矿山边坡,系统分析了软弱夹层赋存状态多因素影响下边坡的位移变形演化规律及破坏模式;借助能描述软弱夹层蠕变特性的 Burgers 本构模型,深入探讨了含软弱夹层矿山边坡的长期稳定性。研究结果表明：弱强度参数的缓倾软弱夹层对边坡稳定性也会产生显著影响,软弱夹层的倾角和埋藏深度会明显影响边坡滑裂带位置,且在临界破坏时沿软弱夹层形成完整的贯通滑面;软弱夹层的蠕变特性降低了边坡的长期稳定性。研究成果将为分析此类矿山边坡的工程问题提供借鉴。     

含软弱夹层边坡地震动力响应及变形破坏机制研究

为探究地震对含软弱夹层矿山边坡稳定性的影响,通过 FLAC3D 软件 分析了地震作用下含软弱夹层边 坡的水平和竖直加速度动力响应特性,以及软弱夹层的存在及其厚度对边坡 动力响应特性的影响,并利用拟静力法 分析地震加速度对边坡稳定性的影响,最后采用动态强度折减法并结合拟静 力分析、地震动力响应特性分析含软弱 夹层边坡在地震作用下的失稳模式与破坏机理。 研究结果表明:① 在坡体 中上部,水平和竖直加速度迅速增大,表现 出高程放大效应,在同一高程水平上,坡面加速度大于坡内,表现出趋表效应 。 ② 薄软弱夹层对边坡整体的动力响应 起到促进作用,厚软弱夹层则是起抑制作用;薄软弱夹层边坡加速度最大值 出现在坡肩处,厚软弱夹层边坡加速度最 大值出现在软弱夹层与坡面的交界处。 ③ 边坡安全系数随水平、竖向地 震惯性力的增大而减小。 ④ 含软弱夹层边 坡在地震作用的失稳模式为“沿软弱夹层发生层间平面滑动—拉裂破坏”; 软弱夹层使地震波发生反射和折射,是影 响边坡动力响应特性的主要原因,也是边坡失稳的内在原因。     

露天煤矿顺层边坡变形失稳控制对策研究与实践

顺倾岩层作为影响边坡稳定的重要因素之一,长期困扰着露天矿安全生产,当边坡内部赋存有软弱岩层时,边坡稳定问题将更加突出。以平朔矿区安太堡露天矿南帮边坡变形失稳控制工程为例,采用数值分析、极限平衡分析与变形监测相结合的方法,针对含弱层顺层边坡的变形失稳破坏模式及内排压脚治理措施的可行性进行了研究,并进行了工程适用性验证分析。研究与实践结果表明,内排压脚措施成本低、见效快,对于控制露天矿边坡稳定具有明显的适用性。     

西露天矿边坡失稳影响因素分析

针对西露天矿长年开采、矿震影响造成的边坡滑坡失稳现象,引入安全系统工程中的事故树分析方法,通过现场踏勘和资料调研,构建西露天矿边坡失稳的事故树模型.研究表明:能够引起边坡失稳的最小割集有１３２个、不发生失稳的最小径集有２个,边坡失稳的概率极大.在２０个基本事件中,雨水、循环冻融和软弱夹层的存在是边坡失稳的关键因素,结合数值分析发现软弱夹层在强度软化过程中,边坡可能出现沿上、下不同软弱夹层产生失稳,其边坡稳定性尤其对上软弱夹层的内摩擦角十分敏感.雨水入渗边坡的过程中,边坡表面的基质吸力、体积含水率不断增大,导致表面容重增大,同时水对岩石的软化作用均不利于边坡稳定,相关结论可供露天边坡灾害治理参考.     

基于“表-深”联合监测方法的露天煤矿边坡破坏模式研究

为了确定魏家峁露天矿西南帮边坡滑移的破坏模式及滑移演化机理，提出滑坡治理和灾害防治方案，通过现场查勘、滑移体地质勘察、边坡深部位移与边坡表面位移联合监测以及数值模拟等措施，确定了边坡的滑移面位置、揭示了边坡岩体破坏演化机理和边坡破坏模式，查明了此次滑坡的主要原因。结果表明：边坡潜在滑移面在孔口下27～32m处|边坡位移呈现出“急剧增长-缓慢平衡-再次调整”的“L” 型变化过程，现阶段边坡处于平衡调整的临滑状态|边坡滑移呈现出“开挖卸荷—剪切破坏”力学机理，边坡的宏观破坏模式为剪切型破坏|软弱夹层受到水润侵蚀，剥离推进后，岩体应力释放，成为此次边坡滑移的主要原因。     

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。     

相邻顺倾弱层对露天矿开采边坡稳定性影响的数值模拟

顺倾弱层对露天矿开采边坡稳定性影响很大,尤其存在相邻顺倾弱层条件下边坡稳定性问题更加复杂,且对稳定性影响的研究难度更大。采用有限元数值模拟的计算方法,对含相邻顺倾弱层的露天矿开采边坡进行稳定分析,得到露天矿开采过程中边坡岩体应力状态和边坡变形运动趋势,研究结果为露天矿开采边坡稳定性评价提供可靠依据。     

岩性劣化对露天矿山边坡稳定性的响应规律

针对岩性条件劣化导致边坡稳定性下降的问题,以某露天矿山边坡为研究对象,运用SIR-20型地质雷达探测矿山滑坡体内部缺陷,并结合Slide软件模拟分析了不同岩性条件下边坡稳定性的变化规律。结果表明：软弱夹层、降雨入渗和爆破动荷载等内外因共同作用造成边坡岩性劣化,进而导致边坡后期出现滑移失稳;黏聚力c值降低是岩性劣化过程中的主要力学表现,安全系数与c值呈部分抛物线关系,且c值降为50 kPa是边坡特殊工况的失稳临界值。在综合分析矿山运行特征和岩性劣化条件基础上,提出通过减小上部第四系台阶坡面角和最终边坡角提高其永久稳定性的建议,安全系数经验证符合要求。研究结果可为矿山后期安全开采和边坡控制参数取值提供重要依据。     

露天煤矿边坡地质灾害及其影响因素分析

分析了露天煤矿边坡滑坡地质灾害的主要特点,确定露天煤矿边坡的主要滑坡模式。通过实际数据建立边坡模型,分析了边坡角、岩层倾角、地下水、软弱夹层对边坡稳定的影响。提出露天煤矿开采过程中,应及时调查地下水和结构面状况,采取合理措施,防止边坡地质灾害发生。     

含断层露天矿逆倾层状边坡稳定性数值模拟

平庄西露天矿西北帮为逆倾层状边坡,受坡体内F₃断层及弱层的影响,开采过程中存在滑动风险。为保障采剥作业安全,开展了西北帮边坡稳定性研究工作。选取西北帮断层区的典型工程地质剖面作为研究对象,应用有限差分软件FLAC^3D,基于强度折减理论,将D-P准则作为岩体破坏准则,以塑性区贯通作为边坡失稳判据,对平庄西露天矿西北帮F3断层区逆倾层状边坡稳定性进行了数值模拟研究。通过分析断层与边坡空间位置不同以及不含断层条件下西北帮边坡失稳破坏特征,揭示了F₃断层对西北帮边坡滑移模式与稳定性的影响。研究结果表明,F₃断层的存在及其位置控制了平庄西露天矿西北帮断层区边坡的潜在滑坡模式,进而影响了边坡的稳定性;滑坡的力学成因为岩体在自身重力作用下顺F3断层面滑移,进而挤压下部岩体沿MD弱层向临空面滑移,形成推动式滑坡;断层的存在会加速滑坡的进程,且断层距离边坡面越近,这种作用越明显。     

备战铁矿露天矿及与挂帮矿同时开采稳定性研究

备战铁矿是正在由露天转井下生产的大型铁矿,挂帮矿采用分段空场法回采,地下矿体拟采用无底柱分段崩落法回采。挂帮矿必须与露天矿同时开采,才能在地下开拓工程建成前完成回采任务并形成覆盖层。挂帮矿采用分段空场法回采,地表不可避免会产生连续移动和变形,进而影响露天边坡的稳定性。挂帮矿和露天矿同时生产的安全成为备战铁矿亟需解决的迫切问题。利用FLAC三维建模软件建立过渡期备战铁矿露天边坡与挂帮矿同时开采的的分析模拟平台模型,选择合理的采场尺寸并模拟挂帮矿开采对露天边坡安全稳定性的影响。经模拟结果表明分析,得出挂帮矿开采对露天边坡不会造成严重的露天边坡大面积拉伸破坏,在进行挂帮矿开采时露天边坡基本稳定。     

井采方向对露井协采边坡稳定影响的分析及优化

为了得出露井协采矿山中井采工作面与露天矿边坡空间相对位置的最优布置方式,结合平朔矿区露井协采工程实践,设计了3套方案对不同井采工作面布置方向时井采对露天矿边坡稳定影响规律进行研究,研究表明:在露井协采中井采工作面与露天矿边坡面倾向平行布置时,井工开采对露井协采边坡稳定及端帮运输道路的不利影响最小。在井采工作面采取上述方式布置时,对井采工作面的推进方向进行优化分析,发现井采工作面沿背坡的方向回采时,露天矿边坡岩体受井采扰动较向坡开采时严重。故在露井协采工程实践中,建议井采工作面与露天矿边坡面倾向平行布置,采用向坡方向推进,以降低井工开采对边坡稳定的不利影响,提高煤炭资源采出率。     

露天矿含断层与顺倾弱层群边坡形态分段优化研究

针对横采内排追踪压帮条件下露天矿含断层与顺倾弱层群边坡稳定性分析与形态设计难题,顾及露天矿层状边坡垂直方向上的地层岩性、工程发展过程中的服务时间、要求的稳定程度等方面的差别以及深部边坡稳定性的三维效应,以胜利东二号露天煤矿首采区南帮为工程背景,采用二维极限平衡法与三维数值模拟相结合,对露天矿含断层与顺倾弱层群边坡形态进行了分区段优化。研究表明,胜利东二号露天煤矿边坡稳定性主要受坡体内一系列顺倾弱层控制,断层可能作为滑体的边界,其潜在滑坡模式为以圆弧或断层为侧界面、以弱层为底界面的切层-顺层滑动或切层-顺层-鼓胀破坏|随着追踪距离的增大,边坡的破坏模式由浅部大范围破坏逐步过渡为深部破坏,是深部边坡稳定性下降的根本原因|分段优化后的边坡应划分为三个阶段,整体边坡角14°,横采工作帮与内排土场间的追踪距离应为50m。     

露天矿边坡破坏机理数值模拟分析

介绍了露天矿边坡数值模拟的方法,在强度折减理论的基础上,通过建立地质模型并应用RFPA二维软件模拟了某露天矿南帮边坡的稳定性状况。对模拟结果分析得出：边坡的滑移范围从边坡顶部沿破碎带、泥岩夹煤层和不整合面向下延伸,滑坡逐渐脱离深部的不整合面而沿着弱层移动,并产生垂直边坡方向的剪断破坏,最终形成贯通边坡底部的滑移破坏。