地下矿体采动下的露天采场边坡稳定性研究

对于进入中晚期的露天金属矿,为了延长矿山的寿命或露天转地采稳产过渡,通常选择露天与地下联合开采,那么矿体采动下的边坡稳定性问题则尤为突出。在边坡几何形态、上部荷载和材料性质等不变的情况下,极限平衡获得的边坡安全系数为定值,因此,不能用来反映地下矿体采动对边坡稳定性影响。为了克服常规极限平衡方法的上述缺陷,采用基于边坡应力场的矢量和法求解滑动面的安全系数,结合蚁群算法与遗传算法联合搜索边坡临界滑动面,以确定矿体开采前后边坡的安全系数和临界滑动面。最后,给出一个假定算例和两个工程算例说明上述安全系数求解和临界滑面搜索方法的有效性,并揭示了地下矿体开采对露天采场边坡的稳定性的影响。     

大柳塔煤矿采煤塌陷对土地沙漠化进程的影响

陕西神木大柳塔县地区煤炭资源的开发不可避免会产生地面塌陷、地裂缝、地下水位下降等矿山环境地质问题,地面塌陷是否会加剧土地沙漠化成为研究的热点问题。调查表明20年间整个研究区和其中的主要矿区土地沙漠化呈现出重度沙漠化土地逐年减少、轻度及非沙漠化土地面积逐年增大的一致演化趋势,采煤塌陷区土地沙漠化没有出现加剧的现象。通过4处采煤塌陷区及2处煤矿未开采区土壤垂向剖面研究,地表植被类型及覆盖度、植被根系垂向分布、土壤粒度、含水率、地下水位之间等关系表明,采煤塌陷对土地沙漠化进程没有明显的影响。年均415mm的降雨量基本满足采煤塌陷区沙生植被正常生长所需水份,其结论为该地区大规模煤炭资源开发土地沙漠化防治提供了科学依据。     

论保水采煤问题

采煤会造成地下水严重渗漏,同时对生态环境影响巨大,保水采煤在陕北地区是非常必要的。本文系统地论述了陕北侏罗纪煤田保水采煤的由来、基本思路、途径及地下水的勘查、开发利用、水源保护区设置等问题,评述了陕北侏罗纪煤田榆神府矿区保水采煤区划,从科学发展观角度,提出了一些保水采煤建议。     

露井联采逆倾边坡破坏模式及稳定性评价方法研究

首先分析了单一露天开采逆倾边坡的变形破坏模式、地下开采覆岩变形破坏机理和露井联采逆倾边坡的变形机理,在此基础上,对露井联采逆倾边坡的破坏模式及稳定性定量评价方法进行了研究。研究表明,露井联采逆倾边坡的破坏模式可分为3种类型：滑移型破坏、塌陷型破坏和滑移-塌陷复合型破坏,地下开采的空间位置对边坡的破坏模式及稳定性影响显著,其影响程度受进入塌陷范围内的边坡潜在滑面长度和岩体强度参数弱化程度的控制,据此提出了露井联采逆倾边坡稳定性的极限平衡法,并结合工程实例进行了数值模拟验证。     

程潮铁矿地下开采引起岩层移动机制初探

在对矿区地质条件、采矿情况以及监测资料分析的基础上,提出了悬臂梁的力学模型。该悬臂梁是由NWW向节理切割下盘的花岗岩岩体而产生。地下采矿引起的岩层移动分为两个阶段,筒状破坏延伸到地表之前为第1阶段;筒状破坏延伸到地表后,则进入第2阶段。筒状破坏延伸到地表使水平构造应力释放,悬臂梁受力发生变化,而发生弯曲折裂变形和破坏,从而形成了深部岩体破坏的4个区:破裂岩体区、破裂过渡带、变形区和未扰动岩体区。通过对矿区地表测点所测数据进行分析,结合上述岩层移动机制和裂缝产生过程,将变形区域划分为:变形累积区、裂缝产生区、裂缝扩展区和裂缝闭合区。随着采矿的进行,深部岩体4区将逐渐向下延伸,地表4区将逐渐向外扩展。     

南屯煤矿下组煤开采水文地质条件

分析了兖州南屯煤矿下组煤开采的水文地质条件,绘制了下组煤灰岩厚度等值线图、单位涌水量等值线图、灰岩含水层渗透系数等值线图、14灰至奥陶系间距等值线图,分析了隔水层、断裂导水的可能性,总结了南屯煤矿下组煤水害特征以及对安全生产产生的影响特性.     

井工开采对露天矿边坡稳定性影响的试验研究

露天边坡的稳定性是关乎矿山安全生产的重要因素之一。以安家岭露天煤矿29211工作面开采为例,采用相似材料模型试验研究方法,研究井工开采对露天矿边坡变形破裂过程的影响。试验结果表明：29211采面的推进使得上覆岩层发生垮落和下沉变形,形成“拱式”结构,对边坡产生较大的水平推力作用,导致边坡向临空面方向发生较大的水平位移,同时也造成了边坡不同程度的拉裂和沉降变形;当29211工作面推进至合理停采线2时,边坡岩体内出现局部裂缝,推进至设计停采线时,边坡岩体内裂缝已逐渐形成并贯通至坡底,因此,29211工作面推进至合理停采线2时为适宜停采位置;29211工作面开采完毕后工作面中部正上方沉降量最大,边坡岩体最大下沉量约为8 m,边坡体内裂缝逐渐贯通,有被挤出的趋势。研究结果对露天矿现场开采安全提供理论指导。     

古韩联营煤矿3^#煤层带水压开采条件评价

提出古韩联营煤矿3^#煤属带水压开采,采掘过程中对3^#煤安全开采最大的潜在威胁是构成煤系基底的K2灰岩和奥灰岩溶裂隙水。分析和计算了这两个含水层的突水系数,评价得出K2灰岩和奥灰含水层属于可能发生底板突水危险地区,建议在矿井巷道掘进和工作面回采过程中应采取相应地防治水技术和措施来保证矿井的安全生产。     

辽宁海州露天矿国家矿山公园边坡稳定性分析

海州露天矿是我国大型露天煤矿之一,目前已闭坑,准备建成国家矿山公园,但矿坑北帮受断层及弱层影响,滑坡、地裂缝等地质灾害十分严重,为保证海州露天矿国家矿山公园建设的顺利进行,对矿坑北帮边坡稳定性进行评价非常必要。本文利用FLAC-2D软件对E12、E16、E18、E20等四个剖面的边坡稳定性进行了数值模拟,用强度折减法计算出了各剖面的安全系数。对安全系数较低的区域提出了相应的加固措施,并对加固措施的效果进行了数值模拟,模拟结果表明加固措施是安全的、可行的。     

降雨条件下露天平台边坡的稳定性研究

节理、裂隙控制着地表岩体的力学强度和导水特性。采用遍布节理力学模型和饱和非饱和等效连续介质渗流模型反映节理的主导作用,基于节理连通率将岩体的渗流特性与力学特性耦合起来,分析了在FLAC3D中实现渗流与力学耦合机制、降雨边界条件处理以及连通率演化,并开发了适用于FLAC3D的多组遍布节理模型,模拟了海南矿业联合有限公司一顺层平台边坡降雨过程中渗流场和力学场的变化。计算结果表明,降雨开始后边坡地表迅速饱和并形成暂态饱和区,随着降雨的继续,边坡负压区进一步缩小,同时暂态饱和区也不断扩大;在降雨结束后,由于水压力迅速消散造成暂态饱和区开始减小,在降雨过程中渗流也会引起层面的破坏和其裂隙连通率的演化。因此,运用上述耦合分析模型计算降雨入渗对边坡稳定性的影响是可行的。     

煤矿区黄土边坡特征分析及防治对策

由于黄土边坡破坏（失效概率）的不确定性,煤矿区工程建设多忽略矿区黄土边坡的稳定性,加上煤矿区边坡的特殊现状,边坡事故时有发生。通过对山西省40处煤矿区黄土边坡的双参数统计分析,探寻边坡存在自然风险的内在机理。首先,按岩土结构组合特征将边坡分成4种地层结构模型;在此基础上,重点统计分析了各结构模型下边坡参数（坡高、坡率）与边坡稳定性（稳定系数）的相关性,建立了煤矿区黄土边坡防治的上限方程;最后,根据工程实践和研究成果提出了边坡的防治建议。成果可对煤矿区的黄土边坡防治设计提供参考。     

芦沟煤矿32采区水体下采煤的可行性

芦沟煤矿32采区大部分位于五星水库水体下,为了提高煤炭资源的回收率,通过导水裂缝带高度计算及地表移动变形的预计,对芦沟煤矿32采区水体下采煤的可行性进行了研究。结果显示,32采区煤炭开采不会对水库的水体造成直接的影响,32采区在水体下采煤是可行的。建议在采掘过程中加强断层及水文地质勘探,留设合理的防隔水煤柱;根据地质采矿条件,采用合理的开采速度。     

榆神矿区保水采煤的工程地质背景

论述了榆神矿区煤层上覆红土、风化带基岩、未风化基岩的工程地质特征,认为红土层具有较好的隔水性能,风化带基岩中粘土矿物的含量增加,隔水性能明显增强。2-2煤层上覆基岩为中硬岩石,而且有较多的软弱岩石夹层,煤层开采的冒裂带发育高度相对较小,影响不到第四系萨拉乌苏组含水层底部,具有较好的保水采煤工程地质条件。     

黄土裂隙的漫灌效应对斜坡稳定性的影响分析

以甘肃省黑方台地区滑坡为研究对象,在非饱和土特性试验基础上,根据地下水位的监测资料建立典型斜坡饱和-非饱和渗流模型,模拟斜坡灌溉作用后裂隙对斜坡渗流场的影响,研究斜坡裂隙效应对斜坡稳定性的影响。结果表明:灌溉水迅速沿裂隙下渗,形成渗流优势通道;裂隙附近土体的孔隙水压力迅速升高,导致其局部形成饱和区域;随着裂隙数量的增加,饱和区域明显增大,且裂隙的位置越靠近台塬边缘,对斜坡边缘的孔隙水压力及基质吸力影响越显著。综合斜坡稳定性分析结果可知:裂隙发育位置越靠近台塬边缘,斜坡稳定性越差;而裂隙数量的增加对于斜坡的稳定性影响更大,且裂隙对于斜坡稳定性的影响是一个短时间过程。夯填裂缝是控制滑坡发生的有效途径。     

露天煤矿边坡稳定性影响因素的敏感性正交分析

对白音华三号露天煤矿复合边坡稳定性进行评价。借助理正软件,采用极限平衡法计算的稳定系数为评价指标,通过多因素敏感性分析认为,地震作用、粘聚力、内摩擦角、地下水位和重度等因素对该边坡稳定参数的敏感性依次变小。这一研究结论与工程实际基本相符。     

小庄矿井采煤对地下水的影响及保水采煤措施

针对煤炭开采易造成地表塌陷及含水层破坏等问题,采用类比法计算了彬长矿区规划新建的矿井——小庄矿井开采导水裂缝带高度,在此基础上分析了采煤对地下水的影响,并提出保水采煤的措施。经计算,采用分层开采时产生的导水裂隙带最大高度为147.84 m,在三盘区将导通安定组隔水层,造成宜君组、洛河组承压含水层破坏,导通区域面积为0.773 6 km²。因此,在可能导通的区域应进行保水采煤以保证安定组隔水层的稳定,从而达到保护具有供水意义的含水层和保障矿井生产安全的双重目的。     

考虑坡面稳定的黄土高切坡设计研究

通过泥沙运动力学分析了在坡面流作用下土颗粒的受力情况,建立了临界坡度的计算公式。在此基础上,综合考虑坡角的优化设计、单级坡高的确定及平台的约束三个方面研究了黄土高切坡的设计。通过工程实例分析表明,考虑坡面稳定的黄土高切坡设计方法是合理的。因此,建议边坡开挖时开挖坡角以及开挖形式既要满足坡体稳定性的要求也要满足坡面稳定的要求。     

含水量对黄土边坡稳定性的影响

为了研究含水量变化对黄土边坡稳定性的影响,首先对兰州某黄土边坡的黄土试样进行了不同含水量下的直剪试验。试验结果表明,随着含水量的增加,黄土的抗剪强度以幂函数形式减小。但含水量对内摩擦角的影响更显著。因为黄土的粘聚力较小,其变化对抗剪强度的影响相对较小。其次,应用直剪试验结果对四个简单边坡模型进行了黄土边坡稳定性系数随含水量变化的分析。分析表明:随着含水量的增加,黄土边坡的稳定性系数以幂函数形式逐渐降低,当含水量较高时逐渐趋缓。实际上,边坡稳定性系数随含水量变化规律与抗剪强度随含水量变化规律相似。相同坡度时,边坡的高度对稳定性系数有不太大的影响,特别当黄土边坡含水量达到9%以上时,坡高对边坡稳定性系数的影响可以忽略。     

建房切坡条件下边坡稳定性分析

为研究切坡建房对边坡稳定性的影响,本文通过统计分析浙江省余杭区鸬鸟镇地质灾害发育分布特征与成灾模式,概化四类具有不同坡度的斜坡模型,利用有限元极限平衡法模拟计算斜坡开挖后应力、应变分布及安全系数变化规律,借助函数曲线拟合边坡开挖进尺与安全系数间的关系,推算出斜坡开挖失稳时的开挖进尺临界值。得出以下结论:(1)未开挖状态,斜坡潜在失稳区位于坡顶处,开挖后坡脚附近失稳概率高于坡顶。(2)斜坡开挖后,坡度与开挖进尺共同影响边坡稳定性,且坡度影响大于开挖进尺。(3)误差分析发现,坡度小于20°斜坡的临界值误差较大,坡度大于20°斜坡的临界值误差较小。     

基于坡面稳定的黄土路堑高边坡优化设计

通过室内外黄土边坡的冲刷试验结果发现,随着坡度的增加,坡面上的最大冲沟深度呈先减少、后增大的趋势。黄土边坡坡角值越接近临界坡角,坡面产生破坏的可能性越小。根据坡面流理论,导出黄土路堑高边坡抗冲刷的临界坡角。根据调查发现,当边坡的坡角相同时,单级坡体越高,坡体（即坡长越长）越易形成明显的冲沟。根据坡角、坡面长和坡面冲刷量之间的关系,建立了基于坡面稳定的黄土路堑高边坡优化设计模型。用该模型对典型路堑高边坡进行计算验证,优化结果和实际情况吻合较好。