鹿鸣钼矿西-Ⅰ区边坡稳定性相似材料模拟

为了保证露天矿安全生产,需要对边坡稳定性进行分析和优化。在对鹿鸣钼矿前期的地质资料和岩石力学参数进行研究的基础上,针对矿区的弱结构面区域2-2剖面,以几何相似常数300为比例搭建实验室模型,布置位移监测点及应力监测点,模拟实际边坡开挖过程,采集相关数据分析边坡稳定性。通过模拟分析得到2-2剖面240m平台和270 m平台存在失稳的可能性。在露天边坡开挖工作中,台阶边坡容易发生变形破坏,弱结构面与断层有交叉和台阶边坡位于弱结构面区域更易发生变形破坏。研究结果为鹿鸣钼矿的安全生产提供了一定的理论依据。     

露天转地下开采高陡边坡监测与稳定性分析

通过建立高陡边坡综合监测系统,对贵州息烽磷矿露天转地下开采过程中的边坡稳定性进行了实时监测,从应力和位移两个方面综合分析了露天转地下复合扰动作用下边坡应力和位移变化规律,并得出如下结论:875平台的边坡稳定性主要受单-露天采动影响,边坡岩体滑动面位置距坡面较浅,滑移面尚未形成;复合采动影响下,800平台处坡体内应力经历了"急剧失衡-缓慢调整-新的平衡"的"L"型变化过程,边坡位移的增长呈现"加速变形期-急速变形期-平缓期"的"S"形变化趋势;应力的缓慢调整阶段边坡位移处于急剧增长状态,这是预测露天转地下复合采动影响下边坡滑移的关键阶段。     

露天采场多台阶滑坡机理与治理方案研究

为了研究露天采场边坡多台阶滑坡产生的机理,以某露天采场滑坡为研究背景,分析了滑坡产生原因、边坡破坏类型及产生机理,并通过数值模拟方法开展滑坡体稳定性分析.依据机理研究结果与相关规范,制定了滑坡治理方案.研究结果表明:采场滑坡主要由坡体岩石破碎、坡面角较陡、节理构造发育、坡体顶部排水不畅等多种原因造成;边坡破坏类型为垮塌 推移式滑坡破坏,是由于上部第一个台阶垮塌导致下部第二个台阶到第四个台阶滑移产生滑坡;数值模拟结果显示,滑坡体的安全系数小于许用安全系数,滑坡体处于不稳定状态;采用削坡减载治理方案,可以消除滑坡体的安全隐患.研究结果为矿山边坡滑坡治理设计与施工提供了依据,并取得良好效果.     

考虑多级采动效应的边坡失稳过程研究

应用RFPA强度有限元软件建立连续开挖模型和一次开挖模型,对比不同开挖模式下多级边坡损伤机理和损伤过程,分析多级边坡多次采动过程中局部化岩体损伤、破坏、失稳过程,再现了多次采动影响下多级边坡局部失稳效应。结合金川集团石英石露天矿多级边坡现场监测数据进行分析,在强度折减的过程中引入连续采动,实现真正意义上的强度折减和采动效应,使得数值模拟破坏机理和破坏过程与实际破坏过程更为接近。主要表现在一次开挖和连续开挖只是在时间步骤、空间位置、多级边坡结构稳定性分析上不同,其损伤过程、损伤机理基本保持一致。多级边坡连续开采在时间、空间效应的影响下主要以局部失稳破坏为主。     

基于FLAC~(3D)的第四系边坡稳定性分析

边坡稳定性直接关系到矿山的生产安全。采用FLAC~(3D)软件,重点对采场中部含第四系边坡进行分析,模拟出第四系与基岩接触面的形态,从微观上分析双路堑边坡以及南北帮边坡的破坏机理。结果表明,边坡主要的变形为岩体在自重应力下的压缩沉降,边坡若发生破坏,以压-剪破坏模式为主;第四系岩组(Q)破坏模式为圆弧型破坏,南侧岩质边坡以顺坡向的浅层圆弧型破坏为主,北侧岩质边坡1 392 m平台上部台阶为折线-圆弧型破坏,1 392 m下部台阶以深层圆弧型破坏为主;双路堑破坏模式为两侧双圆弧型破坏。结果为矿山第四系边坡治理工作提供了理论依据。     

某深井矿山地压灾害综合监测技术研究

以某深井矿山为研究对象,采用微震监测、压力-位移监测等多种手段对其开采过程中的动力灾害进行联合监测。通过对一定区域内微震信息的定量化处理及时间序列分析,探讨了岩体不同破坏阶段微地震活动的变化特征,同时结合局部工程的"应力-位移"监测信息,得到了由微震活动及压力耦合关系评价岩体稳定性的四种判别模式,建立了利用该方法预测采动灾害的一般流程。应用实践表明:该"判别模式"综合考虑了岩体破坏过程中的多元信息,避免了单种监测手段的局限性和偶然性,有效提高了采动灾害的预警精度。     

多因素耦合作用下的边坡滑动机理研究

为了探明刚果(金)卡莫亚铜钴矿南Ⅱ露天采场边坡滑动机理,以弹塑性有限元和强度折减为理论基础,采用有限元专业分析软件Phase2对卡莫亚南Ⅱ露天边坡4个分区的代表性剖面进行了应力、渗流以及爆破振动力的多因素耦合分析。从现场踏勘结果来看,目前南Ⅱ露天采场边坡除了东边坡局部有小型滑坡及北东角1480m平台第四系粘土层边坡开裂外,整体是稳定的。以最终设计境界为基础建立的各分析模型应力分布以压应力为主,坡顶有少量拉应力产生;边坡主要是向采坑临空面移动,坡脚坑底位移向上隆起,以水平位移为主,总位移较大处均位于坡体中部偏向坡脚位置;以剪切破坏为主,破坏区主要分布在坡顶及坡脚。边坡的滑动机理为:在地下水和爆破的共同作用下,随着折减系数的增加,边坡坡顶和坡脚的剪切破坏区逐步向坡体内延伸,并在岩体强度低的砂砾岩体内或者砂砾岩和白云岩交界的位置贯通,此时边坡位移发生突变,边坡开始整体滑动;滑动模式为"圆弧滑动"或者"剪切作用下的圆弧-切层组合滑动"。建议矿山在临近终了边坡处采取如预裂爆破等控制爆破技术措施,切实做好边坡的截排水措施。以边坡稳定性研究结论为基础,对南Ⅱ露天采场境界进行了优化调整,将原设计边坡角43°～45°提高到46°～50°,极大地减少了剥离量,取得了良好的经济效益。     

南芬露天采场楔形滑坡机理及滑动力监测预警分析

近些年,南芬露天铁矿开采深度越来越大,局部已经形成552 m高边坡(标高142~694 m)。由于主采场断面呈"V"字型展布,采场底部空间日益狭小,滚石和滑坡灾害有效避险空间丧失,严重威胁人员和机械的安全。针对上述问题,矿山启动了三期扩帮四期开采工程,受老滑坡体影响,下盘扩帮过程中连续3年发生了多次局部滑坡灾害。针对"2016-1101滑坡"深部滑动力监测预警曲线进行分析,结合现场调查,判断其滑坡成因和破坏模式;采用赤平极射投影法分析了滑坡发生机理和滑坡体安全系数;利用FLAC3D中的Fish语言构建了具有负泊松比特性的恒阻大变形锚索(NPR)数值分析模型,并对"2016-1101滑坡"进行数值建模分析,将实际监测结果和模拟结果进行对比,发现二者具有显著的一致性,为其他类似边坡的滑坡机理分析和数值模拟计算提供了理论和实践依据。     

深凹露天转地下采场巷道围岩监测及稳定性分析

通过现场监测和数值分析相结合的方法,从位移和应力角度对杏山铁矿露天转地下开采过程中的露天边坡和井工巷道的围岩稳定性问题进行研究,分析了采场巷道围岩的位移、应力变化规律,揭示了露天转地下开采过程中围岩体所受复合采动扰动的力学机理,结论如下:巷道两帮和顶板围岩位移增长率均呈现出典型"S"形趋势,即"加速变形期-急速变形期-平缓期",最大复合采动应力大约距工作面40m左右,采场扰动和巷道掘进扰动的应力叠加,成为巷道变形破坏的主要原因;地下开采过程中,覆盖层下沉,巷道顶板应力由垂直转向侧向挤压,随着开采深度的增加,覆盖层下移距离增大,坡脚拉应力和巷道应力集中区域增大,导致露天转地下开采过程中围岩体发生破坏失稳。     

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。     

露天矿土-岩复合逆倾边坡空间形态优化

针对露天矿土-岩复合逆倾边坡到界边坡形态设计问题,结合达连河露天煤矿外排土场北帮-采场顶帮复合逆倾边坡的工程实际,基于刚体极限平衡与三维数值模拟的手段,研究了露天矿土-岩复合逆倾边坡的滑坡模式及稳定性规律,设计了最终边坡形态,确保北帮到界过程中煤炭资源回采的安全。研究结果表明：达连河露天煤外排土场北帮-采场顶帮复合逆倾边坡的滑坡模式为圆弧滑动;使外排土场北帮-采场顶帮复合逆倾边坡满足安全要求的采场边坡角为33°;露天矿土-岩复合逆倾边坡岩体的破坏形式为拉张-剪切复合型,岩体自重作用下的坡脚处应力集中造成的局部岩体破坏是整体边坡失稳的诱发因素。     

降雨诱发采动滑坡物理模拟试验研究

采动滑坡是岩土工程中极具挑战性的问题之一,采动滑坡为矿区地质灾害的主要类型,其危害性相较于其他类地质灾害更加严重。采煤会诱发平缓结构斜坡发生强烈的地面变形,研究结果表明天然状况下采煤结束后一定时间内地面变形将趋于稳定,采动滑坡的发生受降雨影响显著。以贵州马达岭滑坡为地质原型,马达岭斜坡为平缓倾内的层状结构斜坡,具有上硬下软和上陡下缓结构特征,是受采矿和降雨影响诱发的滑坡。采用物理模拟方法,应用模型箱和相似材料根据相似比建立滑坡模型,采用土压力监测计、孔压力监测计和三维激光扫描仪对模型进行监测,研究了模型在开采与降雨两类工况下变形及内部应力的变化情况和在开采与降雨共同作用下斜坡变形破坏过程,再现了滑坡从孕育到发生的全过程,分析强降雨诱发采动滑坡形成的机制。研究表明:采空区形成后,坡内原有的应力平衡被打破,发生应力重分布,采空区顶板应力卸荷,边界部位应力集中,顶板位置首先发生弯曲沉陷,产生大量离层裂缝,裂缝不断向四周扩展,逐渐形成大量竖向拉张裂缝,采空区的边界部位出现多条斜向裂隙;同时采动的影响不断向上传播,采空区顶板处产生裂缝多与上覆岩体中发育的裂缝贯通形成大型裂缝;降雨作用下,坡内裂缝持续发展,降雨导致采空区及上覆岩体中形成稳定水位,增大坡后的静水压力,使裂缝不断增大,推动斜坡向临空面发生变形,雨水下渗作用下,逐渐沿下部"阶梯状"裂缝、采空区、竖向拉张裂缝形成基本贯通的潜在滑动面,最终在水压作用下,剪断锁固段形成贯通的滑面,发生整体滑动。马达岭滑坡其演化过程可分为3个阶段:①采空区覆岩-斜坡变形阶段:由于开采使上覆岩层产生变形破坏,模型坡表及内部发育大量裂隙,为雨水的入渗提供有利条件;②降雨诱发斜坡整体变形演化阶段:雨水入渗模型,加剧裂缝发育,使模型向临空向发生变形,坡内裂隙已基本贯通,模型到达失稳的临界点;③滑面扩展-滑坡发生:降雨作用下,岩体不断被软化,同时,模型内裂缝充水,使裂缝不断发育直至贯通,导致滑坡发生。因此其变形破坏机制可总结为采空区覆岩-斜坡变形→降雨诱发斜坡整体变形演化→滑面扩展-滑坡发生。     

高陡山体下煤层重复采动诱发岩质斜坡变形破坏过程分析

为研究高陡山体下煤层重复采动诱发岩质斜坡变形破坏过程,采用离散元数值模拟的方法,建立了高陡地形条件下煤层采动数值计算模型,从水平位移云图和纵向位移云图来分析煤层重复采动诱发岩质斜坡变形的渐进破坏过程。得出高陡山体下重复采动诱发坡体崩塌经历了3个阶段,即煤层初始变形阶段、重复采动导致坡体不均匀沉陷开裂阶段,坡体整体失稳垮塌阶段;同时得出坡体的不均匀变形引起整个坡体不同位置产生不同形式的破坏,坡表的最终失稳形式有滑坡和崩塌2种,主要由坡体的原始地形坡度和地层岩性决定。     

露天转地下开采边坡失稳动力冲击灾害演化机理

以杏山铁矿为例, 通过相似实验研究了地下矿体开采过程中边坡岩体的破坏形态, 揭示了露天转地下开采边坡失稳导致的动力冲击灾害发生机理, 即随着矿体的向下开采, 边坡岩体会循环进入能量积蓄和突然释放的过程, 导致坡体内部损伤微裂隙的迅速扩展贯通, 使大范围的坡体滑移冲向地下采场上部覆盖层, 对地下生产活动造成循环动力冲击灾害。     

基于光纤传感技术的降雨边坡模型试验

根据已有地质资料对降雨条件下边坡失稳破坏演化过程进行探究,设计出以光纤技术为主要监测手段的边坡失稳监测试验模型。通过PR2光纤传感器确定降雨引起的坡体含水率变化规律及其影响下的坡稳定性变化规律,利用光纤传感器监测边坡应变变化、坡体位移演化情况,对边坡临界失稳状态进行阶段划分、判别,验证了基于光纤传感技术的结构面确定潜在破坏位置的新方法,为滑坡预测预报提供一个新技术手段。     

地下采煤对巍山山体裂缝影响的有限元分析

以开滦矿区赵各庄矿附近的巍山山体裂缝为研究对象,在归纳、分析以往资料的基础上,通过现场监测、数值模拟及综合因素耦合分析等方法,对巍山山体裂缝的成因、发展规律及其与地下采矿等因素的关系进行了研究.重点探讨了赵各庄矿井下开采对巍山山体稳定性的影响.数值模拟和现场监测结果表明：在巍山坡脚不被破坏的情况下,巍山不会产生大规模的滑塌破坏;巍山山体的破坏主要是山体南侧的各煤层开采引起山体产生向南方向的水平位移,由于山体各部位的位移不协调,在山坡上产生拉应力,形成山坡上的陡坎.     

Study on high and steep slope stability of surface mine based on RFPA-SRM

The instability and failure mechanism of high and steep slopes in surface mines, and the basis for some reasonable landslide prevention measures were provided using the RFPA-SRM. Based on the actual progress of the Pingzhuang Western Surface Mine and based on strength reduction method, the dynamic instability processes of the top high and steep slope was simulated. Also, the landslide mode was determined, the characteristics of the displacement distribution, the deformation, failure, and the stress distribution in the slope were demonstrated, and the stability was calculated. Conclusions can be drawn as follows: the landslide or failure of high and steep slopes on a surface mine is a gradual process, in which the slope undergoes the generation, expansion, and connection of the fractures and the displacement increases until landslide occurs; a small portion of the upper rocks fail due to the tension and the lower rocks fail due to the shear; the potential sliding surface is combined and the essential cause of the landslide is the shear stress concentration.     

基于多源数据的矿山边坡滑坡成因分析

针对某露天矿开采过程中边坡滑坡问题,采用无人机倾斜摄影测量与工程勘察联合调查的方式,基于多源数据对边坡滑坡的基本前兆特征及地质特征进行分析判断。结果表明,边坡滑坡的根本原因是开采形成高陡边坡后,边坡不良岩土体在应力重分布过程中向临空面方向产生塑性挤压变形,导致上覆岩层产生陡倾张裂隙;边坡滑坡变形的模式以蠕滑 拉裂的变形模式（表层蠕滑 后缘拉裂 潜在剪切面剪切）为主,破坏形式以滑塌为主;边坡潜在滑移面将在极软 软弱岩土层中发育;结合灰岩的分布特征判断,如边坡发生最终破坏,将以中浅层滑坡为主,滑动带深度多在20 m以内,滑坡后缘在新老裂缝发育区,剪出口位于+250 m平台以上。结果为边坡稳定性控制工作提供了理论依据。     

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。