井工开采对露天矿高边坡稳定性影响的研究

以山西平朔安太堡矿露井联合开采为例,通过数值模拟及现场位移监测资料对比分析,探讨了露天矿高边坡在顺坡、逆坡及侧向切坡开采3种情况下的复合应力场和位移场的分布特征及规律。研究表明,边坡内井工开采不利于边坡稳定性,但由于工作面推进方向不同,边坡受采动影响部位的顺序不同,因而对边坡稳定性的影响存在一定的差异。逆坡开采时,随着工作面向坡内推进,边坡前、后期表现出两种完全不同类型的变形位移,前期以倾倒型崩塌破坏为主,后期稳定性有所增强;顺坡开采时,边坡保安煤柱宽度不断减小,在侧向偏压作用下,边坡将产生沿软弱结构面的推动式剪切滑动;边坡下切坡开采时,边坡除发生沿软弱结构面的推动式剪切滑动外,还可能发生后缘沿采空裂隙、下部沿软弱层面的张拉滑动变形。     

矿山复合开采岩体移动理论与安全评价方法

文中分析了复合采动影响下边坡岩体的移动特点 ,研究两种开挖效应的相互作用机理和边坡岩体破坏机制。在此基础上 ,应用随机介质理论 ,推导出地下开挖在边坡岩体内所产生的形变力 ,并依据边坡岩体稳定性计算理论 ,最终推导复合叠加采动影响下边坡稳定性计算方法。同时应用随机介质理论 ,推导出复合采动影响下地面变形的预测模型和特殊地质条件下变形的预测方法。结合实例对变形参数的计算方法等内容进行了分析和研究 ,并对后续开采将产生的变形值进行预测。     

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。     

复合采动影响下边坡岩体变形机制的数值分析

在各类矿产资源的开采过程中,有许多矿区属地下与露天复合开采情况。依据采区的空间对应关系,两种采动影响域中的一部分相互重叠,致使其采动效应相互作用和相互叠加,从而组成一个复合动态系统,因此,边坡岩体变形机理更加复杂,与单一露天开采相比有较大的差异。然而,过去在处理此类问题时近似地按单一露天采动影响下的分析方法,结果与实际情况有一定差异。     

北京市戒台寺滑坡发生发展机理研究

戒台寺滑坡位于北京市门头沟区马鞍山的北麓,马鞍山背斜的北翼,组成边坡的岩性较为软弱。由于多期构造运动的影响,岩体中裂隙发育,岩体结构破碎,风化卸荷严重。边坡为顺倾结构,边坡中顺倾坡外的软弱夹层、软弱结构面及断层发育,它们分别为边坡的滑动提供了滑动面和切割面的作用。由于边坡中岩层倾角大于边坡的坡度,因此并没有剪出的临空面,只是一个受特定边坡结构控制的蠕变体。但是近年来在胜利煤矿和石厂煤矿的大规模采掘Ⅳ级平台山梁下煤层影响下,形成采空移动盆地,造成Ⅳ级平台山梁整体塌陷,客观上为蠕变体提供了变形空间,引起戒台寺SN向山梁Ⅰ～Ⅲ级平台坡体依附于断层破碎带或软弱夹层的松弛,导致各块坡体沿软弱结构面向临空产生蠕动和滑动。采石场大药量爆破的地震波的频繁作用影响,使坡体内的构造结构面扩展松弛张开,表水易于下渗,岩体强度及变形特性显著降低,斜坡稳定性对降雨入渗的敏感性显著提高,最终导致了蠕变体变形的加速。     

露井联采下边坡稳定性的相似模拟研究

露井联采模式下露井边界参数的合理选取,是决定露天边坡稳定的关键因素.通过相似模拟试验对安太堡露天矿南帮4#煤和9#煤露井联合开采下露天边坡的破坏过程进行了研究,分析了边坡破坏模式以及边坡的沉降变形规律.结果表明,露井联采下安太堡南帮边坡存在3种破坏模式:1435～1450平台的沉降破坏、1390～1435平台的沉降和滑移复合破坏,并最终转为滑移破坏、1280～1390平台的滑移破坏. 并指出在4#和9#煤复合开采产生的地表沉降中9#煤占总沉降量的60%以上.通过模拟得出,安太堡南帮实际边坡位置应整体后移20m,使井工开采工作面开切眼的位置由原1390台阶下移到1405台阶下,保证其开切眼所在位置至露天边坡台阶的垂直安全高度应在131m以上,该结论有效地解决了多年来困扰安太堡南帮露井联采边坡稳定性问题.     

蒙东地区露天矿边坡稳定性影响因子与敏感度分析

边坡稳定性对露天煤矿安全高效开采至关重要。在系统总结蒙东地区露天煤矿赋存条件的基础上,提出了该地区露天煤矿边坡的工程地质特征及稳定性影响关键因子。采用正交试验与极差分析法,对该地区露天煤矿边坡稳定性影响因子的敏感度进行了研究。研究结果表明:软弱结构面分布特征、软弱结构面强度及变形特征、地下水疏排效果和综合帮坡角是控制该地区露天煤矿边坡稳定性的关键因子;不同开采阶段边坡稳定性影响因子的敏感性会发生变化,边坡防治策略及重点也应相应调整。      

开挖条件下含陡倾结构面顺层岩质边坡破坏模式与稳定性预测

顺层岩质边坡易发生失稳破坏,当边坡中发育有顺坡向陡倾结构面时,更不利于边坡稳定。以贵州某水电站大坝左岸含陡倾结构面顺层边坡为例,在综合分析地质条件及开挖扰动的基础上,结合离散元软件UDEC,分析了边坡的变形破坏模式和稳定性。研究结果表明,边坡可能发生的变形破坏模式主要有滑移、拉裂—滑移两种;自然状况下及开挖后,边坡都有沿断层f_9、卸荷裂隙L_1及岩层面发生滑移的趋势,且工程开挖导致边坡沿该结构面发生内部滑动;对边坡采用预应力锚索加固后,变形得到有效控制,位移数值计算值与实际监测值基本吻合。     

山区平缓采动斜坡裂缝成因机制研究

西南山区采动斜坡多具有高陡临空地形、“上硬下软”坡体结构、岩层平缓、陡倾节理面发育、开采活动强烈等特点,往往发育与采空区边界对应的宽大裂缝,未见明显的移动盆地,形成机制复杂。本文以贵州都匀市接娘坪变形体为例,通过数值模拟分析了采动斜坡裂缝成因机制。研究结果表明,受坡体内煤层采空及高陡临空地形影响,斜坡覆岩沿陡倾节理开裂并一直向上延伸到地表,随着重复采动的进行,裂缝开裂程度增大,有向临空面倾倒破坏的趋势,斜坡未形成明显的沉陷盆地。斜坡裂缝形成演化过程包括开采扰动-坡顶拉裂-裂缝加剧等3个阶段,斜坡在多煤层重复采动条件下裂缝变形经历4个阶段,即初始变形阶段、缓慢变形阶段、急剧变形阶段、稳定变形阶段。     

四川省理县—小金公路岩质边坡监测试验研究

根据在四川省理县—小金路震区边坡开展的边坡现场监测试验,并结合监测期间区域范围内发生的三次48级以上地震,表明:表面岩体结构面总体出现了一个变形量迅速增大的过程,其施工对震区岩质边坡坡面产生的松散变形影响依然是最大的,施工后坡面在经历2个月的变形衰减后,基本趋于稳定;对于该处边坡的反向结构面,地震还将对坡表岩体结构产生一个挤密的变形作用,这有利于坡表岩层的稳定性;水平位移变化频繁,与该处位置及其荷载、地震激发等因素相关。在该处下边坡设立挡土墙是十分必要的,其后期的观测数据表明该处已基本恢复稳定。     

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。     

山区下开采覆岩移动规律及破断机制研究

以海石湾矿山地下开采为背景,借助基于连续介质力学的离散元方法--CDEM数值模拟计算方法,对山区下煤层开采过程中不同采动影响模式下覆岩的移动和破坏进行了模拟分析,并结合相似模拟试验与现场岩移监测所得结果,得到了顺坡推动式采动影响模式及逆坡牵引式采动影响模式下,覆岩的移动和破坏形式,并从数值分析和实际观测上验证了高顺坡开采转低逆坡开采时覆岩悬臂梁结构的存在,解释了坡底局部隆起的现象。研究表明,在相同地质条件下,顺坡开采坡顶易发生张拉及剪切破坏,坡底有剪切蠕滑的可能,因此,较逆坡开采对边坡稳定性影响更大。所以在实际生产中宜将上工业广场建于低矮的坡体较完整的逆坡上。     

岩石高边坡弹塑性平面离散元分析研究

为了更有效指导边坡设计与施工,基于弹塑性平面离散元（DEM）模型,对龙滩水电站航道1+016～1+080段岩石高边坡的开挖支护过程进行了计算分析,分析了边坡在有支护结构对应力场、位移场、整体稳定性和边坡锚索轴力随开挖步骤变化情的影响,同时分析了地下水位升降对边坡变形和整体稳定性变化情况。计算分析结果表明,边坡支护前后,应力场、变形场,塑性屈服区分布情况有明显差别,支护结构可以减小边坡位移,提高边坡整体稳定性,地下水位升降对边坡变形和整体稳定性影响较大。另外,对边坡开挖过程中的坡顶位移和锚杆轴力进行了监测,监测结果与计算结果进行了比较。     

预应力锚索地梁在矿山已变形边坡加固中的应用

岩土锚固是边坡岩土体加固的主要措施。以酒泉钢铁（集团）有限责任公司镜铁山矿黑沟矿区已变形边坡加固工程为例,利用Slide软件进行边坡稳定性分析及支护结构设计计算,对已变形边坡采取预应力地梁锚固+坡顶防渗排水+主、被动网防护+随机锚固的综合治理工程措施,阐明了高边坡预应力锚索地梁的一般程序与方法。实践表明,采用以预应力锚索地梁为主的综合防治措施,对已变形高边坡的变形控制和支护效果较好。     

软岩高边坡开挖变形规律的物理模拟研究

软岩边坡失稳破坏与卸荷应力引起的坡体变形、蠕变与降雨有关,正确确定其对坡体变形的影响是合理设置加固支挡结构的关键。通过地质力学模型试验,研究软岩高边坡在开挖及降雨时坡体的稳定性及变形变化规律,分析支挡结构对边坡变形的影响机理。试验结果表明,在开挖过程中及时地施加支挡结构,可以减小施工期间坡体的变形;同时,支挡结构可以有效地抑制坡体的蠕变变形,特别对坡体中下部的蠕变变形抑制效果更显著。     

降雨下边坡开挖支护离心模型试验

为研究降雨下高速公路高边坡在开挖及运营过程中的变形规律及稳定性,以柳南公路改扩建工程某处典型高边坡为原型,利用大型土工离心机及自主研发降雨装置,开展12组不同开挖-支护时序边坡模型试验,通过对边坡从变形至破坏全过程监测,分析不同支护时序条件对边坡稳定性的影响。结果表明:实时支护能有效抑制边坡在水平和竖向的变形,在边坡开挖至第1级和第6级后,坡顶水平变形分别降低33.9%和30.4%,竖向变形降低54%和11.6%;实时支护对维持降雨下边坡稳定状态非常有利,边坡开挖至第2、4、6级后遭遇降雨,其稳定系数降低了10.1%、5.4%、6.5%;相同降雨量下,无实时支护边坡的稳定系数要比实时支护至少降低50%,说明了实时支护对降雨下边坡稳定性的意义巨大。      

罗山矿区滑坡稳定性分析及治理的特殊性

河南灵宝罗山矿区海拔标高640-1100m,山高沟深,地形地貌复杂。自1982年建矿以来,地下采矿工程已在山体下形成大量采空区,这些采空区的变形、破坏和塌陷,加上生产爆破振动等的长期作用与影响,致使矿区目前存在多个受采动影响的潜在滑坡体,并严重影响矿山的正常安全、高效生产。研究、协调并解决采矿与山体稳定性之间的关系,实现在矿山不停产的情况下,完成对矿区山坡的综合治理,成为一项既具有重大经济效益,也具有相当社会影响和环境效益的工程技术难题。针对罗山矿区滑坡体的实际情况,研究指出采空区山体的稳定性具有明显的时间和空间相关特性,随着时间的推移,采矿工程的空间规模会不断扩大,采动影响的空间范围和力度将随之增加。因此,在进行采动诱导山体失稳分析计算以及治理措施研究时,必须充分考虑这种特殊的时空动态影响因素的作用,并采取相应的对策。对于受采动影响的动态不稳定体而言,柔性边坡支护体系比刚性支护体系将更为有效。     

基于FLAC~(3D)的边坡稳定性分析及治理模拟

在现场考察和工程地质勘察的基础上,详细分析了贵匀高速公路百鸟坡隧道左线进口边坡的工程地质条件及其变形特征,认为在暴雨条件下,坡体的覆盖土层与部分强风化层沿强弱风化基岩接触面附近产生滑动而发生坍塌,将隧道左洞掩埋;该边坡破坏机制属牵引式破坏;根据规范及有关经验对边坡力学参数取值,用FLAC~(3D)有限差分技术,建立边坡地质力学模型,计算暴雨条件下边坡的稳定性。结果表明:在暴雨条件下边坡处于不稳定状态,需进行治理。本文通过设计抗滑桩、钢管桩及挡土墙等措施对边坡进行支护并验证该边坡处于稳定状态,为贵匀公路的顺利完成提供了有力保障。