矿山环境治理实景三维设计软件的开发与应用

目前矿山环境治理设计工作多以二维地形图为基础,无法直接使用无人机航摄的实景三维模型、三维激光点云等多源地理信息成果。为此,文章融合测绘地理信息、矿山治理设计、三维GIS系统开发等技术,实现了在实景三维模型、点云上进行全自主空间量算、自定义削坡覆土、一键植被绿化、参数化三维建模、工程量计算、地质剖面建模等功能。达到了使用多源异构三维地理信息成果替代二维地形图设计的目的,改变了地矿行业传统的设计方式,为行业地理信息服务由二维转向三维提供了可靠的技术思路。     

基于ArcView 3D Analyst的矿山环境治理恢复的三维景观模拟

利用GIS所提供的三维可视化功能,建立起矿山治理恢复后的具有真实感的三维景观模型,对评价规划方案、展示规划效果、通过三维可视化的形式反映矿山环境治理恢复前后的景观变化具有重要意义。ArcView 3D Analyst是ArcView GIS的扩充模块,在ArcView 3D Analyst基础上建立了采空塌陷区的回填、削坡设计及其治理后矿山绿化等矿山治理恢复设计的三维景观模拟。     

抚顺西露天矿北帮滑坡分析与治理方案研究

通过工程地质勘查、表面位移监测、深部岩移监测等技术手段,分析确定抚顺西露天矿北帮E800滑坡滑体空间几何形态,在边坡稳定计算的基础上,确定了以削坡减载、水平疏干孔、疏干井、抗滑桩为主要工程措施的综合治理方案,恢复了滑坡区防排水系统、铁道及公路运输系统,保障了露天矿的有序生产。     

抚顺西露天矿内排土场生态修复区地质灾害防治

为改善矿山生态地质环境,维护矿坑综合治理期间边坡安全,达到矿山环境与地质灾害并治目的,抚顺西露天矿开展了内排土场生态修复区地质灾害防治工程,采取了一系列坡面整形、挡土墙支护、截排水、削坡减载等措施。结果表明：内排土场生态修复区地质灾害防治工程可有效避免地质灾害的发生,促使矿山生态地质得到环境明显改善。     

抚顺西露天矿软硬岩互层反倾岩体边坡稳定性分析及治理

软硬岩互层反倾岩体边坡具有形成机理复杂、内部节理构造隐蔽性强以及致灾因素多等特点,因此其防治工程难度相对较高。抚顺西露天矿地质灾害风险较大,矿界周边特别是东北部建筑物较多,人口密集,亟需采取强有力的综合治理措施。基于抚顺滑坡历史灾害统计和研究区域精细化工程地质勘查,多角度分析了矿区北帮E1000边坡失稳机理,采用强度折减理论验算刚体极限平衡的反分析方法对现有的滑坡形态进行了反演分析;以反分析获取的泥页岩互层抗剪强度参数为基准,对设计的疏干排水、削坡、充水回填以及综合治理方案的边坡稳定性进行了演算。研究表明:综合治理方案具有投资强度小、安全性高(安全系数为1.506)、治理措施适宜等特点。     

矿业城市生态环境正效应资源开发利用研究

矿业城市在长期开发过程中积累了大量的矿山环境问题。探讨矿山闭坑后矿山环境问题修复与生态环境正效应资源开发利用,对矿业城市经济建设和可持续发展具有重大意义。通过对抚顺矿山环境问题现状的掌握,厘定了井工矿与露天矿地下空间与土地开发利用目标,讨论了矿山生态环境正效应资源开发类型。以抚顺西露天矿为例,剖析了露天煤矿闭坑后正效应资源开发利用条件与优势,围绕矿区环境安全、城市规划、地下空间资源的开发3方面,阐述了西露天矿生态环境正效应资源开发利用的具体治理规划建议。     

抚顺西露天矿入坑主公路设计方案

随着抚顺东露天矿内排土场的发展,电铁排土线需要由西向东发展、由北向南延伸路端。现有的抚顺西露天矿一号、二号主公路系统已经限制了抚顺东露天矿内排土场的发展。为了使抚顺西露天矿坑下主公路彻底避开与抚顺东露天矿电铁线形成交叉,解放西区的排土空间,提出了将抚顺西露天矿主公路挪至南帮的设计方案,对3种建设方案的施工位置选择、施工难度、工程量及投资估算进行综合分析对比。结果表明:大量利用坑下排弃物料进行回填,减少采掘工程量,很大程度上可以节省施工成本。     

抚顺西露天矿综合治理与整合利用阶段性方案

为推动西露天矿综合治理和整合利用,秉承抚顺矿业集团"回填压脚、覆盖灭火、疏截蓄用"与"生态修复"相结合的多灾并治方式理念,对矿坑阶段性综合治理整合利用方案进行分析.结果表明:采用回填压脚、削坡减载、清挖火根、覆盖灭火、生态修复等方式,可有效防治地质灾害的发生,保障了矿坑边坡安全,为近期综合治理工作提供可靠的技术支撑.     

为您搭桥

露天矿边坡治理工程　　该项目是省计委审批的国有工程项目。露天矿设计能力为 480万 t/a。其主要运煤系统布置在西帮 ,1 995年西帮变形严重 ,地面裂缝宽近 2 0 m,西帮的治理采取以削坡减载为主 ,防排水及局部锚索加固为辅的综合治理措施。主要工程为削坡 3483m3,锚索加固 2 352 0 m。投资总额 1 2 0 0 0万元人民币 ,建设周期 1 997～ 2 0 0 1年。关键设备均国内采购。钛铁矿采选及冶铁项目　　项目属国有新建工程 ,投资总额 2 50 0万元人民币 ,希望引资。所需关键设备均由国内采购。本矿钛铁矿储量为 2 1 .74亿 t,平均品位为2 9.1 % ,其中…     

抚顺西露天矿千台山滑坡稳定性分析与治理研究

抚顺西露天矿千台山滑坡总体积约1×108m3,滑体厚度大于50m,属巨型滑坡,危险区面积达3.68km2。该滑坡直接威胁当地居民及多家企业的生命财产安全,一旦成灾,后果将十分严重。对其稳定性及加固治理措施进行了初步研究,结果表明:该滑坡欠稳定,需进行加固治理,通过削坡及压脚工程可有效提高其稳定性。     

大型露天矿闭坑后地下水资源调整预测研究

以新闭坑的抚顺西露天矿为研究对象,利用Visual modflow构建三维水文地质模型,进行地下水运移规律分析,模拟结果表明,停排后西露天矿坑将汇水到60m稳定标高|受东露天抽水及地层影响,地下水由西南向东北流动,浑河由排泄源变为补给源|水均衡模拟结果可以看出,进入矿坑区84141m/d,人工排出水量为56768m/d,完全停排水不是最佳方案|进一步建立水资源优化模型,利用MATLAB进行优化计算,城镇用水分配600万m/a,工业用水分配400万m/a,生态用水分配700万m/a为合理配置,经济效益和社会效益两个目标所得结果整体较好。     

大孤山露天矿西北帮边坡稳定性分析及治理措施研究

大孤山矿进入深部开采,边坡逐渐增高加陡,边帮岩体始终处于动态演化过程,边坡岩体台阶出现开裂、局部小滑坡等灾害的概率不断增多,严重影响了矿山安全开采。基于大孤山露天矿地质条件调查结果,结合室内岩石物理力学试验和岩体参数转化等研究手段,建立了边坡延深开采数值模型。以监测信息为基础,采用FLAC3D软件对大孤山露天矿西北帮边坡进行了开挖施工和削坡治理的数值模拟分析。讨论了西北帮边坡变形破坏是由量变累积到质变的渐进发生过程,由坡体内部潜在滑面逐渐破损并扩展至滑面贯通。通过对比分析开挖至-330 m境界和-438 m境界时的边坡变形场、塑性区,分析了大孤山浅部边坡与深部边坡破坏机制的不同点,研究了开挖对边坡破坏的影响,即开挖会使边坡软弱带变形剧烈增加,进而引起整个边坡失稳。通过对削坡后边坡施工开挖的模拟分析,评价了削坡工程对边坡的治理效果。削坡治理后边坡最终境界安全系数由0.98提升至1.1,边坡稳定性提高,但较设计规范的边坡永久安全系数1.2相比仍偏小,边坡仍处于欠稳定状态,需采取多种手段进行综合治理,即采用挂网喷射混凝土护面及局部设全长黏结锚杆防护的措施治理F14断层出露部分,采取预应力锚索与肋柱相结合的方法稳固楔形体边坡整体变形,采取地梁与锚桩组合的方式加固-210 m平台坡脚。     

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。     

基于能量原理的大孤山露天矿西井边坡开挖稳定性动态调控

借助FLAC3D内嵌的FISH语言并基于边坡在开挖过程中的系统能量守恒原理,实现了对露天矿边坡模型在开挖扰动过程中的能量计算,定义了单元体能量损伤变量Du和系统能量损伤变量Ds,结合尖点突变理论并以系统总耗散能作为状态变量,构建了边坡系统的能量突变判据。以大孤山露天矿西井边坡为例,通过能量突变与损伤演化分析、安全系数变化分析、位移场演化分析以及施工成本比较分析,实现了不同治理方案情况下西井边坡开挖稳定性的动态调控并确定了最优治理设计方案。研究表明:能量突变特征值Δ<0是判定露天矿边坡在第ni步开挖后局部围岩系统失稳的充要条件;当西井边坡由-258 m平台开采至-294 m平台时,边坡稳定性受到开挖扰动影响较为严重;通过能量突变与损伤演化分析等上述4个方面分析的综合考虑,建议选用削坡15 m+巷道边坡加固+-210 m平台加固的方案作为西井边坡稳定性综合治理的初步设计方案;能量突变特征值和安全系数随开挖次数的变化趋势具有一致性,验证了利用提出的能量突变判据评价露天矿边坡在开挖过程中的稳定性是合理可行的,为西井边坡在后续开挖过程中局部岩体失稳防治提供了一定的理论参考。     

废弃露天矿坑储油蓄能综合利用模式研究

为了解决国内露天矿坑废弃带来的安全隐患、空间资源浪费以及国家能源储备安全的问题,探索废弃露天矿坑综合利用新模式,提出了一种抽水蓄能与坑底储油相结合的废弃露天矿坑综合利用模式。本文系统阐述了该工艺的具体流程及关键工程,通过抽水蓄能电站实现能量的转移及存储,利用坑底储油、上部水库及土石混合物保证储油安全。以辽宁省抚顺西露天矿为工程背景进行了工程探索,结果表明:采用抽水蓄能及储油综合利用方法,可以实现露天矿储油4 000万t,理论一次持续发电量4.08×10~7 kW·h,满足区域化石能源安全储备及电能削峰填谷。方案实现了对露天矿坑空间的充分利用,同时提高了储油系统的安全性,应用前景巨大。     

粉煤灰细砂胶结充填应用技术的研究

针对新桥硫铁矿胶结充填成本高、强度低等现状,提出了以部分粉煤灰替代水泥作为胶凝剂的方案,通过系统的试验研究,确定了关键技术参数,为提高胶结充填质量、降低充填成本奠定了基础。     

露天矿背斜区内排土场边坡基底处理方式优选研究

露天矿内排土场边坡的稳定是露天矿顺利生产的重要保障,而排土场基底的岩层赋存条件是影响排土场边坡稳定性的重要因素。安家岭露天矿开采进入背斜影响区,现有内排空间无法满足排土需求,需要在背斜区进行排土。为解决露天矿背斜倾角较大区域倾斜基底排土场稳定性问题,以安家岭露天矿内排土场为研究对象,提出了针对背斜区倾斜基底进行处理的3个方案:基底麻面爆破处理,跟踪排弃台阶坡脚处拉抗滑沟处理以及背斜区倾角12°位置留设抗滑煤柱;使用Geo-studio软件Morgenstern-Price法研究在不同基底处理方式下进行背斜区单台阶跟踪排土,排土台阶的滑移模式以及稳定性变化情况。通过计算各个方案的经济成本,跟踪排土台阶稳定性系数以及背斜区域的单位排土量,构建了成本、稳定性系数、排土量3个评价指标,采用基于熵权TOPSIS法对所选指标进行加权,并根据方案与理想解的贴近度大小确定基底处理的最佳方案。研究结果表明:背斜区单排土台阶滑移模式为以排弃台阶坡顶至排弃物料内部的圆弧滑面为侧滑面,以沿着基底平面为底部滑面的切层-顺层滑动;相同排弃参数的排弃台阶,在基底坡度从陡变缓的过渡区域,排土台阶的基底平面接近于圆弧面,且单台阶排弃量增加,台阶稳定性发生突变,安全系数较上部台阶显著降低;通过基于熵权TOPSIS法对3个方案进行优选,确定麻面爆破方案为基底处理的最优方案。     

长距离管道输送砂浆治理矿山废弃露天坑及塌陷区综合技术研究

以厂坝铅锌矿地表存在的露天采坑及塌陷区为研究对象,露天坑以 1 298 m 水平(封闭圈)为界,分为Ⅰ 期、Ⅱ期治理工程。 采用矿业软件 Dimine 对露天坑体积进行了估算,在综合分析国内外露天坑治理现状的基础上同 时结合矿山实际情况,提出了采用全尾砂胶结充填治理厂坝铅锌矿存在的露天采坑及塌陷区的合理方案,并制定了 治理过程中的安全控制措施。 对确定的全尾砂胶结充填材料进行了充填试验,确定Ⅰ期治理工程充填砂浆浓度为 69%、灰砂比 1 ∶20;Ⅱ期治理工程充填砂浆浓度为 69%、灰砂比 1 ∶15。 采用数值分析,就Ⅰ期治理工程对井下采矿的 影响、Ⅱ期治理工程充填体形成的边坡的稳定性进行了分析研究。 研究方案实施后,既解决了露天坑及塌陷区对生 态环境的破坏问题,同时将废弃露天坑进行技术改造,使其变废为宝,为企业增加经济效益,同时降低了潜在的安全 风险。     

露天矿山斜层状边坡削坡卸载爆破技术*

为了改善尖山磷矿边坡削坡卸载爆破时因边坡自然裂隙、地质分层等非常复杂而无法取得理想效果的问题,根据磷矿边坡分层特点,结合预裂爆破和光面爆破2种技术的优点,将岩层间自然裂隙作为预裂缝实施边坡控制爆破,提出了临近边坡缓冲减振爆破技术。在临近开采平台临近永久边坡处布置2排缓冲孔和1排主爆孔,以自然裂隙为预裂缝,缓冲孔按照1/3的比例分段装药,中间填充1.5 m惰性充填料;主爆孔采用连续装药,逐孔起爆技术。该技术实施半年多,削坡后的边坡坡面光滑平整,有效保证了边坡安全,比常规预裂爆破节约了穿孔爆破费用和后期破碎费用近200万元,在加快边坡削坡卸载速度的同时,减小了对边坡的扰动和延缓了边坡的变化速率,有力保障了东采区边坡下方矿岩铲运持续进行,可为类似工程施工提供参考。