Prediction of seepage water pressure for slope stability at the Gol-E-Gohar open pit mine

Slope stability accidents are one of the leading causes of destruction at open pit mining operations. Such interception of the seepage water results in the water inflow from the surrounding aquifer towards the mine excavations. In order to design an effective drainage scheme for an open pit mine, prediction of water inflow into the pit is essential. These changes have resulted in some failures and instability problems in different parts of Gol-E-Gohar iron open pit mine. It seems that main parameters which effect the failure and instability of the mine slopes are high pressure of groundwater and system of discontinuities (faults, joins, and bedding planes), which intersect the pit walls. The analysis results indicate that stability of the final pit slopes is sensitive to multi-planar failures and confined water in the walls pit is also a factor adversely affecting the stability. Problems associated with groundwater at the site were also assessed with the analyses of piezometric level and groundwater inflow.     

稳定渗流时基坑支护结构上水土压力的研究

基坑支护结构上水土压力的大小是关系基坑稳定的重要因素。基坑开挖，坑周地下水产生流动，会对支护结构产生影响。针对这一情况，利用流网分析了在基坑周围存在稳定渗流时支护结构上水土压力的变化，并对其变化进行了分析与对比计算，得出绕支护结构的稳定渗流减小了主动侧的水压力，但总的水平压力变化不大；被动侧的水压力有所增加，但总的水平压力减小较多。     

地下水和地震共同作用下的边坡稳定性分析

基于边坡的有限元模型,研究了地下水位变化对边坡地震动力响应和稳定性的影响规律。通过有限元仿真分析发现：地下水的存在使土层含水率增大,坡脚位置为地下水渗出位置,在渗透力和孔隙水压力的影响下,有效应力降低,导致边坡抗剪强度减小。随着水深的增加,地下水对边坡坡脚的剪应力和剪应变影响逐渐增大,且远场地震作用时在不同水深下边坡坡脚的剪应力-剪应变值滞回延伸较大,说明远场地震作用对边坡坡脚抗震能力的影响较大。无地下水时,通过拟静力法计算的安全系数值位于动力安全系数值的中部偏下,且动力安全系数的最小值比拟静力法的静力安全系数小;而随着地下水位的上升,拟静力法计算的安全系数值开始移向动力安全系数值的中部偏上。因此,地下水位较高时,按照拟静力法计算的边坡安全系数进行边坡的稳定性评估将具有一定的潜在风险性。     

露天采场高陡岩质边坡流固耦合稳定性研究

运用有限单元法,建立了平川铁矿露天采场高陡岩质边坡仿真模型。在分析了露天采场地下水渗流机理的基础上,建立了渗流场和应力场的两者耦合模型,对露天采场高陡岩质边坡进行了有限元二维渗流场-应力场耦合稳定性计算。采用强度折减法,对整个露天采场区域典型边坡剖面进行了稳定性分析,并给出了安全稳定系数。对有限单元法计算结果与极限平衡法计算结果进行了比较,两者计算出的边坡稳定性系数较为吻合,边坡破坏的剪出口是一致的,破坏曲线也较吻合。     

凹山尾矿坑西北帮边坡渗流稳定性分析

采用节点虚流量法,对凹山采坑改建尾矿坑西北帮边坡地下水渗流进行计算;结合凹山采坑内水位的变化及长期被浸没岩体的软化作用,依据极限平衡法理论,探讨凹山采坑西北帮边坡的稳定性。结果表明,相对边坡高度,水位骤升不超过1.7 m,水位骤降不超过0.5 m时,长期被浸没岩体的边坡稳定性变化不大;但是岩体软化作用会使边坡稳定性有所降低。研究结果对类似边坡有一定的参考价值。     

南京长江第四大桥北锚碇沉井基坑降水与地面沉降模拟预测

为了探讨第四系松散沉积层地区深基坑降水引起的地下水渗流与地面沉降控制模拟的理论与方法,以南京长江第四大桥北锚碇基坑为例,根据基坑降水过程中有效应力和孔隙水压力的转化关系,建立了深基坑降水三维渗流与地面沉降的耦合模型,并采用三维有限差分方法,模拟了含水层底板埋深达67m,基坑中心承压含水层上部降压段水位降至埋深24.5m...     

伊敏露天矿内排土场边坡灾变机理研究

伊敏露天矿属于富水软岩边坡露天矿,富水煤岩边坡系统强度低、充水量大、渗透性差、演化弱层赋存复杂,容易存在滑坡隐患。通过分析伊敏露天矿的地质条件,确定了内排土场地下水的渗流方式;基于典型地质剖面建立SEEP/W渗流分析模型对内排土场地下水渗流进行模拟;分别对现状内排和设计内排进行模拟,得到现状内排较为稳定,但雨季仍有滑坡风险的结论。     

基于坑内排水的露天矿疏干排水模式可行性研究

以刚果（金）SCM铜钴矿为研究背景,采用物探方法对原迪马矿区排水工程和SCM强排工程的水文地质情况进行动态监测。监测结果表明受地质构造影响,矿区存在两大主径流带,分别为M坑东北部主径流带和D坑北部主径流带,由此提出矿区构造控水理论;主径流带地下水动力场最强的层位为RSC,其含水介质结构为以溶缝为纽带、将不同级别的溶孔、溶洞串联起来构成的岩溶含水系统,底部具有明显隔水边界;地下水以管道流为主,渗流为辅。含水层之间联系密切,地下水渗透阻力小,坡度缓,连通性好,下部含水层排水,能起到降低不同含水层水位效果,说明以坑内排水为主,疏干井为辅疏干模式是行之有效的;坑内排水条件下造成上部土质边坡内部的基质吸力对边坡稳定有利,进一步验证了坑内排水模式的可行性和优越性。     

Numerical Study of the Effects of Drainage Systems on Saturated/Unsaturated Seepage and Stability of Tailings Dams

The stability of tailings dams is affected by seepage characteristics such as the location of the phreatic surface inside the dam, the effects of the capillary fringe, and the unsaturated zone above the zero pore pressure level. In this study, the performance of drainage systems in tailings dams was investigated by analyzing saturated and unsaturated seepage in the dam, considering the effects of the construction method, tailings properties, and the type of drainage systems. First, general seepage characteristics in tailings dams were studied and the effects of non-homogeneity were investigated. Our results show that in a silty tailings dam with a height of 15 m, unsaturated plus capillary seepage flux can reach 13% of the total seepage. The total head vs. discharge volume curves under various conditions were compared and their practical implications are presented. Then, stability analyses were carried out using the results of seepage analyses for different construction methods, material properties, and drainage systems. Finally, a number of practical conclusions are drawn regarding dam stability and the efficiency of toe, blanket, and chimney drains in different construction methods. Using a blanket and/or a chimney drain can increase the stability safety factor by up to two times, depending on the type of material.     

哈拉沟矿工业广场东侧滑坡地质条件与成因研究

为了查明哈拉沟煤矿工业广场东侧滑坡成因,通过现场地质调查、水文地质钻探、地表位移监测等技术手段研究了滑坡地质条件、渗流与变形特征,采用数值模拟方法分析了滑坡的成因机制。结果表明,在滑坡区东部第四系松散层底部发育一条近东西向的古冲沟,上游有两条支沟;地表神东湖水渗漏和日常生态灌溉水大量补给古冲沟流域,导致地下水位上升,在滑坡坡脚处形成排泄区;使得坡脚处地下水渗流速度和孔隙水压力升高,基质吸力和坡体抗剪强度降低,导致抗滑力降低;滑坡大量渗水,坡体重量增加,并产生动水压力,导致下滑力增加,进而诱发该滑坡;随着水温的升高,滑坡稳定性系数降低。在坡脚施工三口排水井,经过抽水降低坡体地下水位,并治理了上部沟渠渗漏点,目前该滑坡得到了有效控制。     

露天边坡稳定性影响因素分析及防治措施

陡帮开采条件下,露天边坡的稳定对生产的持续性及高效性影响重大。综合考虑锦丰露天金矿受岩体结构面控制的平面破坏、楔形破坏、倾倒破坏、圆弧形破坏、土质边坡破坏5种失稳类型,以及地表地下水、开挖爆破的影响,分别提出长锚索+喷锚网支护、长锚索+钢网（局部区域喷锚网）支护、长锚索+喷锚网+抗滑桩支护、长锚索+钢带支护、HDPE防渗膜等支护手段, 地表截(排)水沟及仰斜泄水泄压孔等疏水措施,及逐孔起爆修边爆破的爆破控制方案,有效保证了陡帮开采条件下的露天边坡稳定性。同时结合矿山多年实践经验,阐述了各种边坡加固方法的实际应用效果。     

Combined Use of Geostatistics and Multi-Criteria Decision Analysis to Determine New Pumping Well Locations in the Gol-Gohar Open Pit Mine,Iran

Groundwater seepage into open pit mines must be controlled carefully. Slope instability, dewatering of blast holes, and mining operations below the groundwater table are important issues caused by groundwater seepage into the Gol-Gohar open pit mine, Iran. There are several methods to overcome these problems, such as construction of cut-off walls, ditches and sumps, horizontal drains, and pumping wells. Drilling of a new pumping well has several difficulties in which the determination of its location is a major issue. In this study, a stochastic simulation approach called simulated annealing was used to determine the best possible locations for new pumping wells. Three major groundwater variables, including the groundwater level, electrical conductivity, and transmissivity were selected for the geostatistical study. The results of simulations showed reliable correlation (Pearson) between the variables. Comparison of the variograms at different depths of the Gol-Gohar pit mine revealed that the effect of faults intensified with increasing depth. The best potential locations for drilling of new pumping wells were identified by the use of multi-criteria decision analysis performed on the simulation results. This method can be used in other regions with similar hydrogeological settings.     

逐级堆排尾矿泥浆排水固结规律试验

设置竖向排水体可有效加快湿堆尾矿泥浆排水固结,提高土体稳定性。为研究排水体作用下逐级堆排尾矿泥浆排水固结规律,通过模型试验对其排水固结过程进行了模拟。试验结果表明:各层孔隙水压力与沉降在土体排水固结过程中变化并不完全同步,应力变化滞后于应变变化;停排期第35 d后孔隙水压力值降幅明显减小,由外加水头下自由水渗流转变为孔隙水渗流;进一步将逐级堆排尾矿排水过程分为沉降絮凝、絮凝压缩、絮体压缩固结、覆水自重固结阶段及自重压缩固结5个阶段;建立了排水体作用下尾矿孔隙渗流模型,并根据该模型计算排水体不同堆积高度最大影响半径,最大影响半径随尾矿的固结程度的提高而逐渐变小,第35 d后0.5 m及1.0 m堆积高度影响半径分别降低至约1.7 m及2.2 m。     

排渗盲沟布置型式对某尾矿坝渗流稳定性影响的模拟分析

为探索不同排渗盲沟布置型式对尾矿坝渗流稳定性的影响,以某尾矿库为例,通过开展无盲沟、尾粉砂中布置水平向盲沟、尾粉砂中布置垂直向+水平向排渗盲沟、尾粉土中布置水平向盲沟、尾粉土中布置垂直向+水平向排渗盲沟5种布置型式下坝体渗流场、孔隙水压力及稳定性的模拟分析。研究结果表明：尾粉土中布置垂直向+水平向排渗盲沟对坝体浸润线埋深及安全系数影响最大,并给出了不同布置型式对尾矿坝渗流及稳定性影响的大小比较,为尾矿坝排渗设计提供参考依据。     

矿山边坡地下水浸润线的简便计算

矿山边坡稳定性分析中, 边坡地下水浸润线分布的计算是主要基础性工作。提出了矿山边坡地下水浸润线简便算法, 并结合工程实例说明了该方法的合理性和可行性。     

露天转井下矿山过渡期技术问题的研究与实践

结合石人沟铁矿实际,有针对性地研究了露天转地下“过渡期”所遇到的技术问题如合理的境界矿柱选择、露天坑汇水的疏干与井下排水、露天及井下爆破、矿岩运输系统的规划与改造、过渡期生产能力均衡与稳定、露天采场最终边帮的稳定、露大及井下排水的综合利用等方面,阐述了解决方案和实施效果。     

边界单元法在露天矿边坡疏干排水工程中的应用

该文首先讨论了边界无法处理渗流问题的计算原理,针对露天矿山边坡裂隙岩体的渗透特性,建立二维渗流模型,采用边界元数值方法模拟分析各向异性岩体地下水在排水孔疏于过程中的渗流场分布特征,并应用于露天矿现场实例之中。     

露天边坡地下水渗流模拟及降水坡降研究

以伊敏露天矿三采区设计采矿为工程研究背景,采用物理模拟与数值模拟相结合的方法,分析地下水渗流规律、边坡采动渗流变形规律、及降水对边坡渗流规律影响。基于相似模拟研究了露天开采过程中地下水位渗流动态过程、坡面出水位置、渗流水力坡降特征及地下水通过断层后出现水位跃变;通过数值模拟研究了7种不同降水工况中边坡中浸润线的变化特征、地下水在断层处跃变规律、及地下水的水力坡降特征。最终,确定了矿区合理的降水位及水力坡降。     

煤层井壁稳定的时间延迟效应探讨

为预测煤层井壁钻后垮塌的可能性及延迟时间,从孔隙压力、井壁渗流入手,结合断裂力学进行了分析。基于煤层富含割理的特性,分析了孔隙压力对割理的受力影响,表明孔隙压力只影响割理表面的正应力,不影响其切应力。结合排采实例,分析了孔隙压力变化对煤岩稳定性的影响,发现孔隙压力下降会导致煤粉增加。讨论了欠平衡钻井和过平衡钻井下井壁渗流产生的孔隙压力变化情况以及由此带来的时间延迟效应。利用数值方法分析了钻井中流固耦合行为,通过拟合给出了孔隙压力随时间变化的关系。利用断裂力学井壁稳定理论,定量分析了井壁稳定的时间延迟效应,给出了具体条件下延迟时间求解公式。研究表明,在富含割理的煤层中,井壁的稳定性确实存在时间延迟效应;孔隙压力变化是时间延迟效应的主因,割理的存在是内因。     

考虑渗流作用的城门山铜矿临湖露天开采边坡稳定性研究

基于地质勘探资料，建立了城门山铜矿临湖露天开采边坡的地质模型，对临湖露天开采边坡进行了考虑湖水在不同渗流路径和不同渗透压力作用下的稳定性分析。研究结果表明：湖水渗流大大降低了边坡安全系数，随着湖水水位增大，边坡滑坡范围越大，边坡安全系数越低。湖岸与露天采坑之间的距离对边坡稳定性有较大影响，湖-坡距离D越大，边坡安全系数越高，当边坡安全系数取1.2时，考虑湖水渗流条件下湖-坡最小安全距离为60 m。