基于FLAC数值模拟的边坡渗流应力耦合分析

根据渗流场以及渗流场与应力场耦合分析的基本原理、基本控制方程和数学模型,以通用有限差分法软件FLAC为分析平台,对鞍千矿业许东沟采场一期与二期境界边坡进行了考虑渗流影响的稳定性分析。流固耦合模拟分析表明顺倾层状结构的绿泥石英片岩是影响边坡稳定性的控制性因素,稳定性较差。绿泥石英片岩边坡失稳问题在二期境界扩建设计中依然存在,区别是生产初期形成的混合岩边坡稳定性较好,但当绿泥石英片岩开始揭露后边坡失稳问题依然会出现,并且牵引上部混合岩体出现整体滑动的风险很大。建议对二期扩建的境界边坡设计进行局部调整,以保证矿山的安全生产。     

许东沟矿下盘岩体边坡能量突变分析

极限平衡法一直是边坡稳定性分析的主要计算方法,具有不考虑岩土体变形的主要理论缺陷,而且 目前经常以数值分析的单元安全度计算相辅助,但总体效果尚未改观。数值模拟、强度折减和能量突变相结合,计 算分析了许东沟露天矿下盘二期设计边坡的稳定性,开采初期至-48 m 水平时,混合岩构成的岩体边坡安全系数 高达 2.18,边坡较为稳定;采深到-204 m 时,绿泥石英片岩在边坡出露后,安全系数下降为 1.59;而下部边坡由强度 较高的铁矿体构成,安全系数并未因高度增加而下降,最终边坡安全系数为 1.64,并同极限平衡法的计算结果进行 了对比。探讨了局部边坡分析时的能量统计区域形状影响问题,梯形和平行四边形区域的能量密度统计值略有差 异,但突变点一致。采用同极限平衡法相同的强度折减策略,数值模拟和能量突变相结合的方法,可弥补极限平衡 法的理论缺陷,考虑问题全面,是值得深入研究的一种计算体系。     

混合岩与绿泥石英片岩强度空间变异性实验研究

为分析混合岩与绿泥石英片岩强度的空间变异性以及对边坡可靠性分析计算的影响,在矿山采场进行了按测线等间距取样的点荷载测试。应用地质统计学原理计算了实验变差函数,引入理论变差函数的球状模型、高斯模型、指数模型来刻画岩体强度的空间变异性,利用Visual Basic编写了拟合分析程序,得到了相关的模型参数,并进行了岩体强度的局部分析,获得了混合岩与绿泥石英片岩强度的方差衰减函数。应用Monte Calo和Bishop法对建立的混合岩与绿泥石英片岩简单边坡模型进行了岩体强度空间变异性影响的对比分析,受块金常数C0的影响,不考虑岩体强度空间变异性(T=0)与分条宽度T取较小值(T→0)时有一个落差,考虑岩体空间变异性后边坡可靠指标的计算值增加,这是符合客观实际的,否则应为保守分析,但边坡可靠指标的计算值随着分条宽度T的增加而呈现单调增长的规律,分条宽度取值过大的计算分析是偏于危险的,考虑岩体空间变异性的条分法计算,其条块划分以多条小宽度为好。     

露天转地下开采边坡变形和应力特性研究

露天矿开采的中晚期阶段,当深部还有可采矿体时,要由露天转为地下开采,在地下矿体的开采过程中,露天边坡的变形破坏特征直接影响地下开采的安全。针对这一问题本文通过三维数值分析,详细分析了地下矿体开采过程中边坡岩体的变形和应力变化。获得以下主要结论:边坡不同标高处的竖向位移变化在-60、-90、-135和-165 m水平的开采过程中,上下盘边坡岩体的变形相对较小,在-210、-255 m水平开采的过程中边坡岩体竖向位移变化较大;地下矿体的开采主要影响上盘边坡岩体,其变形值和变形范围都较下盘岩体大;不同开采水平下,上盘边坡深部岩体随着开采水平的延深,最大主应力的集中程度逐渐增加,影响范围也在加大;而最小主应力在开采水平附近出现明显减小现象。     

杏山铁矿露天转地下开采边坡变形分析

根据结构面与边坡面间的组合关系及地下矿体开采影响程度的不同,将边坡岩体分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ四个区域,并分析了各个分区边坡岩体的稳定性状态。运用FLAC 3D软件,模拟地下-15m水平开采对边坡应力场、位移场的影响,结果表明受地下开采扰动的影响,研究区域位移沉降明显,下部岩体位移方向指向采空区,易出现塌落破坏以充填地下采空区,上部岩体位移方向沿坡面指向采坑底,易出现牵引式滑动破坏。     

深凹高边坡急倾斜挂帮矿开采数值模拟分析

采用FLAC~(3D)数值模拟分析白云鄂博东矿挂帮矿开采对边坡岩体破坏、应力分布及位移特征的影响。结果表明:当首采位置L18m时,采空区前缘围岩塑性宽度不受其影响;挂帮矿的开采使边坡岩体应力向空区两侧移动而形成应力集中,采空区上部台阶岩体拉应力区呈"上向延伸"状态;挂帮矿的开采引起最大水平位移点上升至空区顶板水平,在一定条件下,边坡水平位移区形成"扩展"和"收缩"两种运动方式。当L18m时,边坡水平位移区不受首采位置的影响。     

石碌铁矿北一采区露天转地下开采沉陷机理研究

露天转地下开采过程伴随着强烈的岩体移动及变形特征,引发开采沉陷问题,是露天转地下矿山安全管理方面的重点研究内容。以海南石碌铁矿北一采区为研究对象,采用FLAC3D数值模拟方法,建立考虑开采扰动的露天转地下力学分析模型,分析不同开采阶段下采区围岩、边坡岩体及地表岩层的位移、应力分布特征,根据塑性区变化特征和现场地表塌陷现象,揭示露天转地下开采沉陷机理。研究表明：边坡岩体中最大拉应力区主要集中在采场回采区与坡顶区域,并随着开采深度增加持续扩展,这将降低岩体稳定性。开采扰动下北帮、西帮处的边坡整体位移值相对较小,南帮东部、东帮至小英山区域岩体位移值随着开采深度增加而显著增大,尤其在开采-90 m至-105 m时,位移值急剧增加。塑性区主要出现在回采区围岩和东帮上方坡面及其部分坡顶后方区域。回采区围岩的塌陷进一步引起了崩落区和变形区岩体位移,沿塑性区边缘形成采坑裂缝,小英山后方区域拉伸破坏进而形成地表拉伸型裂缝,坡脚沉陷及岩体裂隙发育造成东帮边坡滑坡。整体上看,露天转地下工况下开采沉陷表现出强烈的向坡体临空面方向的水平位移特征。     

金宝铁矿南帮边局部破坏机理与防护措施研究

新疆金宝铁矿南帮开采终了边坡高度将达323 m,属高边坡范畴,边坡安全性至关重要。随着开采的逐渐揭露,南帮断层带、褶皱、顺层陡倾层面等一系列不利地质结构造成边坡台阶边坡局部破坏问题突出。为分析南帮边坡局部变形破坏机理与总体稳定性,基于结构面摄影测量技术,对南帮结构面进行详细测量,获取南帮边坡岩体结构特征;采用经验法、数值计算等方法分析了南帮边坡顺层破坏、局部倾倒落石形成机理;对总体边坡稳定性进行了分析。得出了总体边坡处于稳定状态,对局部区域提出了相应的防护措施。     

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...     

陡帮强化开采边坡立体式在线监测技术研究

以巴基斯坦山达克铜金矿南矿体扩帮开采工程边坡为研究对象,基于边坡稳定性分析结果,提出了深部岩体破裂微震监测+表层边坡位移三维激光扫描监测的立体式联合在线监测技术方案。通过位移云图分析、重点监测区域位移-时间曲线分析、微震事件空间分布分析及监测数据耦合分析,研究了采场边坡变形破坏的演化规律。最终结论指出：边坡整体稳定性状况良好,发生大规模变形破坏的可能性较小；整个采场边坡变形破坏有2个条带,分布位于采场边坡西北、西南部+806m~+650m区域,其中采场西北部+734m~+662m区域边坡具有较高的风险等级。     

某大型露天矿岩质高陡边坡稳定性分析与评价

随着矿产资源的开发利用,露天矿山向深部开采工程中所遇到的岩质边坡稳定性问题也相应增多,特别是大型露天矿高边坡问题表现尤为突出。以某大型露天采场岩质边坡为研究对象,通过边坡岩体结构稳定性评价、边坡稳定的极限平衡法分析和有限元法,对其现状和设计终了边坡进行定性与定量的稳定性评价。     

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。     

贯穿断层及隐伏巷道对某露天边坡稳定性影响数值模拟分析

为研究贯穿断层(F₁)及历史采空巷道对广东某露天矿边坡稳定性的影响,基于现场工程调查得到不同岩组的岩体质量评价指标,采用Hoek-Brown强度准则及工程类比法得到岩体参数,结合实际工况建立含贯穿断层及历史采空巷道的三维地质模型进行综合边坡稳定性分析。结果显示：在154 m及197 m水平位置的历史采空巷道,边坡顶部及坡面位移较小,拉应力小于岩体抗拉强度,同时塑性区未能进行上下贯通;矿区贯穿断层(F₁)在坡面的拉应力值小于全风化岩体的抗拉强度,最大位移仅在坡顶及底部,竖向位移量为1.4 mm,在贯穿断层附近塑性区无贯穿情况发生。结合以上分析,贯穿断层及历史采空巷道对自然状态下的边坡稳定性影响不大,该结论为矿山安全生产奠定了基础。     

露井同期联采对边坡稳定性的影响规律研究

结合某露井联合开采工程实例, 采用有限元软件建立三维模型并通过有限差分法计算边坡体的位移与应力, 研究了多阶段露井联采对边坡稳定性的影响特点及其边坡位移应力分布状况, 结果表明, 联采过程中采空区两侧在上覆岩体连续下落时边坡中上部岩体一方面向井工区方向下沉, 另一方面朝临空自由面方向位移, 边坡下部岩体表现出“倾倒”的位移特征; 随着井工开采不断推进, 整个露天矿边坡都处于井采沉陷区, 边坡岩土体强度在节理裂隙面逐渐发育张开的过程中逐步减弱, 最终导致边坡破坏。     

基于强度折减法的大型露天矿东端帮稳定性分析

拟建大型露天镍钴矿区,东西长1 670m,采深一般在300m以上,最高边坡高度超过600m。根据边坡不同位置的边坡高度、工程地质岩组分布特征、各岩组岩石质量等级、边坡面倾向与各岩体优势结构面的关系、边坡岩体完整程度等多项指标将边坡分为五个区。为研究该大型露天矿高陡边坡稳定性与开挖坡角及地下水位的关系,本文在考虑地下水位以上的岩土体饱和度变化的前提下,结合夏日哈木镍钴矿区高陡边坡实际工况,通过有限元软件ABAQUS和抗剪强度折减法模拟计算得到不同开采坡角的边坡稳定系数与地下水位的关系,从而确定出同一水位下的最小开采坡角,以及不同开采坡角下的最高地下水位。最终对本研究结果的分析得到开采坡角及地下水位对高陡边坡稳定性的重要性,并对该露天矿东端帮开挖提出了一系列建议,该研究对该露天矿的其他区域以及周围相似工程的开挖具有重要的借鉴意义。     

某铜矿地下开采对地表古铜矿遗址的安全影响

由于地下采矿活动将改变围岩物理环境的天然力场,使围岩产生位移和变形。为有效控制由于采矿活动形成的围岩位移,分析可能受到开采影响区域的矿体和围岩的力学性质、岩体地质构造、周边应力状况以及地下水文状况,以某铜矿为例,分别选用上向水平分层胶结充填法、浅孔留矿嗣后充填法对地下采矿工程进行数值模拟分析,研究矿山开采对地表矿渣遗址稳定性的影响。研究表明：采用上向水平分层胶结充填法开采后,矿体围岩稳定性较好,有利于确保矿区地表建构（筑）物稳定。     

某铜钼矿深凹开采边坡稳定性数值分析

为了确定铜钼矿深凹开采边坡稳定性,通过金地矿业铜钼露天采坑边坡工程现场地质调查分析及室内岩石物理力学参数实验,确定了该矿采场边坡岩体的物理力学参数。采用极限平衡数值模拟分析方法对该矿边坡的稳定性进行了计算分析,确定了现状边坡的稳定状态,为矿山采场今后的部分决策提供了参考依据。     

复杂地应力井下开采岩体变形规律研究

复杂地应力作用下的千枚岩岩体变形规律复杂,工程岩体问题多。研究复杂地应力作用下岩体变形规律,为解决相关工程问题提供理论依据和技术支持。根据某矿区的应力分布及岩体力学参数,构建三维模型及数值分析模型,设计了6个模拟方案,分析各个监测点的X、Y、Z轴向位移、应力。显示大多数点的位移值都大于变形临界值,在550～600 m中段的综合位移最大,与该区域首先出现裂隙相吻合。掌握了该矿区的岩体变形规律,针对竖井井壁裂纹、地表露天边坡滑动等灾害,制定了长锚索加固、废石充填处理、削坡减载治理方案,指导矿山企业正常生产。