关于露天矿山边坡稳定性管理研究的若干问题讨论

本文从科学管理的角度,讨论了露天矿山边坡稳定性管理研究的目的意义;详细论述了边坡稳定性管理研究的基本内容;并探讨了边坡岩体滑坡预报和治理加固时机问题,对保证露天矿山的安全生产具有现实意义。     

大冶铁矿露天转地下开采的离散元数值模拟研究

离散单元方法特别适合于节理比较发育的岩体。对于模拟和分析矿山中因采矿引起的围岩松动和冒落等力学行为是比较有效的。用离散单元法研究了大冶铁矿狮子山采区露天转地下开采，采用充填法、崩落法采掘对露天边坡和围岩的影响及围岩变形规律，并得出了相应的结论，为设计和方案的选用提供了一些有益的根据。     

鹰厦铁路典型顺层岩质边坡稳定性分析

影响顺层岩质边坡稳定性的主要因素有岩体的粘聚力和节理裂隙面的粘聚力,与一般边坡不同,节理面粘聚力大小决定了顺层边坡的稳定性。选取鹰厦铁路典型顺层边坡进行分析,采用数值模拟方法,比较不同节理面粘聚力下的边坡应力应变规律,得出在岩体粘聚力比较大而节理面粘聚力较小的情况下,顺层边坡会由于节理面产生拉应力而破坏。对于节理面可能出现的破坏形式提出了加固预应力锚固措施,进行加固措施后用数值模拟分析,对边坡的受力特征进行分析,得出预应力锚固方法促进节理边坡的稳定性。     

露天矿坑岩质边坡浸润线及稳定性研究分析

浸润线是露天矿坑岩质边坡的生命线。针对山东三山岛露天矿坑尾矿库高陡岩质边坡非恒定渗流问题,依据同一条浸润线不同渗流截面的渗流量相等以及不同浸润线同一截面的渗流量差值为库水位的增量建立平衡方程,求解浸润线方程的解,运用Seep/W进行模拟,将理论计算结果与模拟值进行对比,验证浸润线方程的正确性;同时将浸润线方程应用到工程实际中,将库水位监测数据进行曲线拟合,与观测孔数据结合分析浸润线位置的变化,运用ABAQUS流固耦合模型对尾矿库边坡的塑性区和安全系数进行分析。研究结果表明:浸润线方程的解与模拟值最大误差为0.01%,满足实际要求;浸润线观测孔数据与理论计算数据基本吻合,误差最大为0.75m,进一步证明理论可靠性;尾矿库水位的上升增加了塑性区范围,安全系数与尾矿库水位变化曲线为"V"字形,库水位为100m时,安全系数最低为1.06,处于极限平衡状态,同时应将库水位设定在-45m以下,为后期库水位设计提供依据。     

FLAC3D在露天转井工开采条件下地表沉陷预测及边坡稳定性分析中的应用

在露天转井工开采条件下,地下开采引起的地表沉陷以及井工开采对露天边坡的稳定性影响预测一直是矿山开采过程中的重大技术难题。针对当前两者计算方法均存在的不足,本文应用FLAC数值模拟方法,对山西平朔安太堡煤矿B902井工开采工作面进行了分步开挖模拟,总结出了地下开采引起的地表沉陷规律,并对地表沉陷位移值进行预测及边坡稳定性进行分析。与现场实测位移资料对比结果表明,FLAC3D以实际的煤岩物理力学参数为计算依据,克服了常用的计算方法的不足,其结果与现场实测结果比较接近,为露天转井工开采条件下地表沉陷预计及边坡稳定性分析探求了一种新的简单易行的方法。     

镜儿泉矿区地下采动对竖井稳定性的影响分析

地下开采活动通常会造成覆岩及地表的移动、变形和破坏,而在竖井区域内,由于围岩移动变形所引起的竖井破坏事例时有发生。镜儿泉铜镍矿矿体倾角55~65,为典型的急倾斜金属矿山,目前在不同高程水平分别采用浅孔留矿法和下向充填法同时开采。由于矿区构造发育,矿岩破碎,使得工程岩体稳定性问题突出。该矿山前期历经近十年空场法的开采,已在矿体上部产生了大范围的山体开裂和地表变形,对矿区竖井安全构成了极大的威胁。对此,本文根据镜儿泉矿区工程地质条件,采用数值模拟方法,对地下采动影响下3条竖井的稳定性进行了分析,研究结果为保障矿山的生产安全提供了依据。     

高应力区露天转地下开采岩体移动规律

以金川龙首矿为例,基于2003―2008年长达12期的GPS实测数据,按照时空分布比较分析总体变形趋势,得出整个矿区的地表沉降特征、平面位移特征、行线（勘探线）随时间变化的沉降和平面位移特征。据此分析了以水平构造应力为主导的高应力区露天转地下开采引起岩体的变形规律,并与该矿闭坑之初的变形规律比较,通过理论分析的方法对产生差异的原因进行初步解释,并用数值模拟的方法加以验证,其研究结果对认识露天转地下开采引起的岩体移动、破坏特征,指导矿区安全生产有积极意义     

露天与地下联合开采引起岩层移动规律的模型试验研究

非法开采对矿山开采稳定性具有重要影响,以某铁矿为例,进行了二维物理相似模型试验研究,分析得出了在考虑和不考虑非法开采两种情况下的地表变形规律和矿体围岩移动规律。试验结果表明,从-270 m采至-550 m水平期间,地表沉降和围岩变形呈缓慢增加趋势,但当从-550 m水平继续向下开采时,由于矿体倾角变得平缓,地表沉降、深部围岩变形都急剧增加,非法开采会造成矿体上部岩体的应力重分布,虽没有明显增大地表的沉降范围,但增加了开采点附近的地表沉降量,而且大大增大了地表岩层的水平移动。     

露天矿区生态地质层修复中地形重塑层的构建技术及应用

露天地区矿山开采容易形成不规则采坑、高陡边坡和渣山、原始土壤破损、采坑积水等一系列地貌形态的改变,造成与周边环境的不协调。不仅影响地表生态环境,还会对地下浅层水渗流场、冻土层等带来不同程度的影响和破坏,且存在滑坡、垮塌等地质隐患和灾害。针对这些问题,从地质角度提出通过构建地形重塑层实现开采后矿山地形地貌重塑的思路与方法,应用形成的地形重塑层修复关键技术,在青海木里高原高寒露天矿区生态环境治理与修复中取得显著效果。首先定义地形重塑层,即是对地貌起伏形态、采坑和渣山边坡等的稳定性和安全性起控制作用的复杂成形曲面。地形重塑层是一个复杂不规则且动态变化的重构层,是生态地质层修复的一种情况。提出地形重塑层的构建思路与方法：(1)通过空-天-地一体的地质勘查与监测手段,对矿山开采后的采坑、采坑边坡和渣山等情况进行系统的勘查、监测和评估。(2)根据治理对象的不同,对修复的目标地质体进行分类,本次依据边坡坡体岩性变化和岩层倾向与坡向的关系,将岩质边坡分为4类13型。(3)通过理论计算结合现场勘查测量,确定不同修复地质体的地形重塑层形态与产状。(4)通过覆土复绿,实现采坑、渣山依形就势的综合治理和矿山地...     

宜昌磷矿栗西矿区中磷层采矿方法及山体稳定性研究亟待进行

宜昌磷矿栗西矿区(含董家河矿段)中磷层(Ph_2)发育,下磷层(Ph_1~3)多数地区不发育,少数地段较发育呈透镜状,地质储量不大,中磷层成为主要开采对象。该矿区Ph_2+Ph_1~3的(C+D)级总地质储量达2.6533亿吨,按1990年不变     

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。     

Geotechnical applications in open pit mining

Detailed geotechnical data is often a major unknown factor in open pit design and mining, the lack of which constitutes a significant risk in any mining venture. As geotechnical data is accumulated so the risk of unforeseen conditions reduces, and so safety and productivity can be increased. Previously, most geotechnical work undertaken at open pit mines has focused on the slopes. The work done at Sandsloot open pit situated on the northern limb of the Bushveld Complex, 250 km north east of Johannesburg, however, has involved using geotechnical data for production, as well as slope stability benefits. Solutions to production problems encountered in a rapidly developing open pit are best formulated once some geotechnical control at the pit has been attained. At Sandsloot open pit this was achieved by delineation of geotechnical design zones from a detailed face mapping and drilling programme. Optimum design parameters then were assigned to these zones and geotechnically related problems assessed. This allowed slope management programmes to be initiated, as well as slope optimization of the hangingwall. The latter resulted in an improved slope configuration and an increase in the ultimate angle of the wall by 7°. This resulted in substantial savings, as well as an improvement in safety. In addition, the zones can be used for planning, costing and pit scheduling. The methods have proved successful in optimizing blast fragmentation and thereby loading, crushing and milling rates; in reducing secondary blasting and improving floor conditions; and in reducing drilling, blasting and comminution costs.     

Numerical modeling of groundwater inflow from a confined aquifer into Sangan open pit mine,northeast Iran

Numerical models are useful in the evaluation of the interaction between groundwater systems and mining activities. They can be successfully used to predict the quantity of inflow into open pits and to design an appropriate dewatering system. In this paper, a two-dimensional axi-symmetric finite element model called SEEP/W has been used to predict the groundwater inflow into Sangan open pit mine (anomaly north C). The Sangan iron mine is located at 280 km south-east of Mashhad, Iran, in arid and warm climate conditions wherein precipitation is generally limited. The water inflow to the pit is mainly from a confined aquifer, mainly by horizontal flow in the upper layers and vertical flow at the pit bottom. The results of the numerical model of the ground water inflow are presented and compared with those obtained from Theis, Cooper-Jacob and Jacob-Lohman analytical solutions. Ground water inflow monitoring was also carried out in a trial excavation at the Sangan mine in order to calibrate the model. The model was then used to predict groundwater inflow into Sangan open pit mine during its advancement. This model provides valuable information for designing an appropriate dewatering system.     

露天矿边坡自动监测系统的开发与应用

测量机器人(即自动电子全站仪)固然可以对露天矿边坡进行自动化(或半自动化)外部形变监测。但测量机器人设站处(监测基点)的稳定性对监测精度的影响非常大。并且当测量视线被遮挡后测量机器人将无法监测相应的形变点。为了解决上述问题,笔者及科研组将GPS技术与测量机器人技术有机结合,开发出了露天矿边坡智能可动式自动监测系统。该系统彻底解决了监测基站不稳定对监测结果的影响问题,使监测的程序得以简化、监测的固定性投资成本得以降低。文章介绍了露天矿边坡智能可动式自动监测系统的结构、工作原理,给出了监测实例。以实际监测数据为依据,提出了露天矿边坡预警的基本准则。     

矿山露天转井下境界顶柱的数值模拟优化方法

露天底境界顶柱优化是露天转井下过渡时期的重要课题,该优化问题包括多个决策变量和多个评价指标,已有方法的优化效果不够理想。针对露天转井下境界顶柱优化特点,将遗传算法与三维数值模拟相结合,研究了境界顶柱全局优化的进化数值模拟方法,给出优化的指标和步骤,并将该方法用于大杏山铁矿的露天转井下境界顶柱的优化。工程应用表明所提出的井下境界顶柱优化方法是可行的。获得的最优方案对该矿山露天转井下的采矿设计具有指导作用。     

天津地区地铁深基坑施工安全控制标准研究

软土地区的深基坑施工中,确定合理的基坑安全的控制标准至关重要。由于不可能通过现场的全比尺试验确定这一控制标准,为此以大量的工程实测数据为基础,准确确定模拟基坑施工过程的有限元分析模型和计算参数。通过数值模拟方法,实现对基坑破坏过程的研究。分别计算当基坑即将发生整体稳定破坏时,支护结构变形量与地表最大沉降量和坑深的比值,确定适合于天津地区地铁深基坑施工安全的控制标准。     

花岗岩露天关闭矿山生态修复技术应用北大核心CSCD

矿山生态修复是贯彻落实“绿水青山就是金山银山”理念、实施“山水林田湖草沙”生态保护修复工程的重要举措,其中坚硬岩石高陡边坡生态修复是矿山环境修复的难点与热点问题。以苏州市金山浜花岗岩露天关闭矿山生态修复项目为例,调查分析矿山地质环境问题,针对矿山植被覆盖度低、地貌景观破损造成视觉污染及地质灾害现状,采用削坡清坡、浆砌片石格构植被护坡、客土喷播、锚固铁丝网砼筑围堰、废弃地平整覆土、截排水及植被养护等技术对矿山进行生态修复。实践表明:采取的技术方案使花岗岩边坡安全稳定,坡面植被覆盖率达85%以上,废弃地得到整理利用,改善了矿山生态环境和景观面貌,提升了环太湖风景区的生态环境品质。     

The use of air decks in production blasting in an open pit coal mine

The influence of air deck blasting on blast performance and blast economics and its feasibility has been studied in the production blasting of soft and medium strength sandstone overburden rocks in an open pit coal mine in India. The air deck blasting technique was very effective in soft and medium strength rocks. Its main effects resulted in reducing fines, in producing more uniform fragmentation and in improving blast economics. The fines were reduced by 60–70% in homogeneous sandstones. Oversize boulders were reduced by 80% and shovel loading efficiency was improved by 20–40% in blocky sandstones. The explosive cost was reduced by 10–35% dependent on the type of rock mass. Throw, backbreak and ground vibration were reduced by 10–35%, 50–80% and 30–94% respectively. For a particular rock mass and blast design environment, air deck length (ADL) significantly influenced the fragmentation. ADL as represented by air deck factor (ADF) in the range of 0.10–0.35 times the original charge length (OCL) produced optimum results. ADF beyond 0.35 resulted in poor fragmentation and in inadequate burden movement.     

煤矿井下工作面内隐伏断层透射槽波探测技术

工作面内隐伏断层不仅严重影响煤炭资源的高效回采,而且给煤矿安全生产带来了潜在威胁。通过对工作面内隐伏断层的槽波地震数值模拟,证实了槽波透射法探测隐伏断层的可行性。采用全息观测方式对45301工作面进行了透射槽波探测,通过频散分析及CT成像,查明了工作面隐伏断层分布情况。探采对比表明,透射槽波探测技术能够有效探查工作面内部的隐伏断层,为煤矿安全开采提供有效技术支撑。