基于露天煤矿边坡渐进破坏法分析排土场稳定性(1)

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露天矿边坡失稳破坏模式及其稳定性研究

露天矿边坡失稳破坏模式及其稳定性研究

露天矿边坡失稳破坏模式及其稳定性研究洪儒宝;简文彬【摘要】以福建某大型露采钨矿边坡为例,通过现场工程地质调查和试验研究,总结提出了矿山边坡的变形破坏模式.考虑采场边坡岩体由于结构面分布广泛且形态各异呈现的非均匀性和各向异性,采用平面滑动破坏、楔形体破坏、圆弧形破坏和倾倒破坏4种评价方法分别建立了矿山高边坡的地质模型,进行了稳定性分析评价并提出综合防治措施.研究结果表明,岩体结构面的性质、分布及其与坡面的组合关系是露天采场边坡稳定的主要控制因素;露天采场边坡具有危岩崩塌、平面滑动、楔形体破坏、倾倒破坏和圆弧滑动破坏等多种失稳模式,应采用多种评价方法对其进行分区评价.研究成果可为露天矿边坡岩体稳定性分析、治理设计和矿山安全生产提供参考依据.【期刊名称】《有色金属(矿山部分)》【年(卷),期】2016(068)005【总页数】6页(P72-77)【关键词】露采边坡;岩体;破坏模式;稳定性评价;防治【作者】洪儒宝;简文彬【作者单位】福州大学岩土工程与工程地质研究所,福州350108;福建省地质环境监测中心,福州350002;福州大学岩土工程与工程地质研究所,福州350108;国土资源部丘陵山地地质灾害防治重点实验室,福州350003【正文语种】中文【中图分类】P642.22;TD854+.6露天矿边坡是露天矿山三大控制性工程之一,与其它类型的人工边坡相比,具有其特殊性。

露天矿边坡在形成过程中,其几何形状(高度、宽度、坡度)等一直处于一个动态的过程;边坡岩土体的应力状态与矿山开采关系密切,也同样处在不断变化过程中;同时,影响边坡稳定的外因,如大气降雨、地下水位等,也是与季节有关的动态因素[1]。

随着矿业活动的发展,露天矿边坡的安全问题得到国内外学者的广泛关注。

卢世宗等[2]在长期连续岩移观测数据的基础上分析了受断层控制的露采边坡大型倾倒滑移破坏模式;有的学者采用相似材料对露天矿边坡岩体移动、变形模式和稳定性等进行了模拟实验研究[3-4]; Bye等[5]在对矿山采场边坡进行破坏模式分区的基础上对边坡最大开挖角度进行优化设计;Rose等[6]通过建立裂隙位移与时间的关系曲线对露天采场岩质边坡的破坏进行预测;Masoud 等[7]基于岩石工程系统(RES)理论重新定义了露采边坡的安全系数;师文豪等[8]考虑了由于Ⅳ、V级结构面导致的岩体各向异性及其对露采边坡稳定性的影响;ZHENG等[9]采用随机块体理论对露采岩质边坡进行了破坏模式评价;Marzieh等[10]采用多准则决策方法对如何确定露采边坡的不稳定岩体进行了研究。

露天矿开采中边坡的稳定性研究

露天矿开采中边坡的稳定性研究

露天矿开采中边坡的稳定性研究摘要:近年来,科学技术的发展迅速,我国的采矿工程建设的发展也有了相应的进步。

露天矿的开采设计工作中最为关键的环节就是边坡的设计工作,其中露天边坡角的择取工作更是重点工作中的关键内容。

如果边坡角太大便会极易出现边坡失稳等不良情况;而如果边坡角太小的话,虽说能够充分确保边坡的稳固性,但是会大程度降低可露天开采资源的面积,不利于矿产企业的经济效益。

在地下开采转变成露天开采的过程中,极易受到多方面因素的干扰,在露天采掘环境中通常会潜存着大量形状各异、成因不详的采空区域。

地下改露天采掘属于非常繁杂且多变的工作项目,在各种因素共同影响的情况下,露天开采边坡的位移改变与应力情况和单一情况下的采掘工作相比,属于更为复杂的体系。

关键词:露天矿开采;边坡;稳定性研究引言在露天矿山生产中,露天采场开采境界参数的合理选择对矿山企业的安全具有重要意义。

因此,选择经济合理的剥采比尤为重要。

在露天开采境界众多参数中,最终边坡角的影响最直接,而最终边坡角对边坡最大影响是其安全稳定性。

因此,判断边坡参数设计是否合理的重要手段是进行边坡稳定性分析,优选出既能保证边坡安全又能取得更多经济效益的露天边坡参数。

1重要性边坡体的变形以及稳定状况是实际施工过程中的重要监测指标,其对于工程的安全有着极其重要的作用,因此影响边坡稳定状况的因素分析则成了相关研究领域中不容忽视的课题。

经相关学者所做的研究发现:内摩擦角、黏聚力、台阶高度、台阶宽度、坡度、卸载平台宽度、原地基处理是否合格、填筑体的压实程度、地面水位等对边坡稳定状况均存在着不同程度的影响,其中原地基处理是否合格更是直接对边坡稳定状况起着决定性的作用,其余因素也对边坡稳定状况有着显著影响。

因此,施工过程中以及竣工后都应该加强对边坡土体竖向以及水平向位移的监测,以便及时采取相应措施以规避严重安全事故的发生。

2露天采场边坡稳定性分析2.1边坡破坏类型露天矿边坡稳定性分析是一项复杂的工程,其影响因素复杂多变。

某露天煤矿边坡失稳破坏模式与稳定性分析new

某露天煤矿边坡失稳破坏模式与稳定性分析new

某露天煤矿边坡失稳破坏模式与稳定性分析new某露天煤矿边坡失稳破坏模式与稳定性分析黄明利,管晓明(北京交通大学土木建筑工程学院,北京100044)摘要:针对某露天矿边坡工程,介绍了工作帮和非工作帮边坡工程背景和滑坡现状,结合地形与地貌、工程地质和水文地质条件,分析了影响边坡稳定的主要因素及破坏模式。

结果表明:持续的降雨和大规模露天开采是滑坡的外在因素,不利的地貌特征、岩土体的自身性质较差及软弱层构造是其内在因素,滑坡破坏模式表现为顺层滑坡、圆弧滑坡、圆弧-顺层滑坡和崩塌4种形式。

运用基于有限单元法的MIDAS GTS 软件构建了边坡三维地质模型,采用强度折减法计算了稳定系数,进行了稳定性分析和评价,并采用毕肖普法对几种工程性质较差的土层进行了边坡台阶高度参数的优化分析。

结果表明:工作帮坡顶砂土位移较大,上部3个台阶均可能发生局部滑坡,稳定系数为1.4125,表明边坡整体保持稳定;非工作帮坡脚的高岭土层位移较大,滑坡结构面类型为高岭土层,加之地表重物堆载加剧滑动,稳定系数为0.8625,表明边坡已经发生失稳破坏。

泥岩1和泥岩2在开挖高度为6米时可基本保持稳定;而砂土和粘性土层建议在低于6米台阶高的情况下进行开挖;粉砂岩1在台阶高为8米时都将保持稳定。

关健词:露天矿边坡;影响因素;破坏模式;稳定性分析;台阶参数优化中图分类号:TD 824 文献标识码:AAnalysis of instability and failure mode and stability of anopen-pit mine slopeHUANG Ming-li,GUAN Xiao-ming(School of Civil Engineering,Beijing Jiaotong University,Beijing 100044,China) Abstract:For an open pit slope engineering, describes the work to help and work to help non-landslide slope engineering background and status, combined with the terrain and topography, engineering geology and hydrogeological conditions, analysis of the main factors affecting slope stability and failure mode. The results show that: Continuous rainfall and large-scale open-pit mining is to slide the external factors, unfavorable topography features, the nature of rock and soil of their own poor and weak layer structure is the internal factors, landslide damage along the landslide model performance, round landslide arc, arc - bedding landslides and avalanches four kinds of forms. Use based on the finite element method MIDAS GTS software build three-dimensional geological model of the slope, calculated using a stable strength reduction factor for the stability analysis and evaluation, and the Bishop method of using several engineering properties of soil were less Slope step height parameter optimization analysis. The resultsshowed that: work to help offset the larger sand hill, the top three steps are possible local landslides, stability factor of 1.4125, indicating that the overall slope stability; non-working to help the larger slope of the kaolin layer displacement, landslide surface structure type of kaolin layers, coupled with increased sliding surface heap load weight, stability factor of 0.8625, indicating that the slope unstable failure has occurred. 1 and 2 in the mudstone shale excavation height is 6 meters will be basically stable; the proposed sand and clay layers below 6 m in the case of high-level excavation; siltstone in steps 1 to 8 meters high will remain stable.Key words: open-pit mine slope;stability;limit equilibrium method;path search method;parameters sensitivity;slope reinforcement1工程概况某露天煤矿位于内蒙古中东部大兴安岭南段西坡,在西乌珠穆沁旗东北78km处,煤炭年生产量达700万t。

排土场边坡堆排设计及稳定性分析

排土场边坡堆排设计及稳定性分析

排土场边坡堆排设计及稳定性分析施雄斌;周铭;贾伟【摘要】Refuse dump used as the storage place of open pit waste rock. The stability design and analysis is very important, it is the core problem of side slope engineering, and it is an indispensable, permanent engineering construction for the production in strip mine. Taking an iron ore refuse dump as example, the heaping design for this refuse dump is done according to engineering geology situation, and then the numerical simulation analysis of the side slope stability is carried out. Simulation results show; under the immersion situation , the side slope of refuse dump is in a stable state and the dump has a certain emergency capacity; it states that the heaping design scheme for this refuse dump has a certain feasibility and reasonability and it can guide the heaping of waste rock from open pit.%排土场作为露天采场剥离废石的堆放场地.其稳定性设计和分析至关重要,也是边坡工程的核心问题,是露天矿组织生产不可缺少的一项永久性工程.以某铁矿排土场为例,根据工程地质情况,对该排土场进行了堆排设计,然后对该堆排设计进行了边坡稳定性数值模拟分析.模拟结果表明:在浸水状态下,排土场边坡处于稳定状态,说明该排土场堆排设计方案具有一定的可行性和合理性,为露天采场的废石堆排提供了一定的指导依据.【期刊名称】《云南冶金》【年(卷),期】2013(042)002【总页数】5页(P8-11,33)【关键词】边坡稳定性;堆排;有限差分法;排土场【作者】施雄斌;周铭;贾伟【作者单位】昆明有色冶金设计研究院股份公司,云南昆明650051【正文语种】中文【中图分类】TD854.61 引言人类在从事生产和建设过程中,不可避免地要对岩石圈表层进行破坏,其中,露天采矿工程活动对岩土体的开挖,将产生大量剥离物,排土场作为露天矿山接纳剥离废石的场所,是露天矿组织生产不可缺少的一项永久性工程[1]。

露天矿排土场边坡稳定性分析与评价

露天矿排土场边坡稳定性分析与评价

露天矿排土场边坡稳定性分析与评价摘要对边坡稳定性的分析是土木工程学科中的一项重要研究课题,分析的方法也包含多种。

本文在对边坡稳定性分析的基础之上,对各种工况下露头矿排土场边坡的稳定性进行分析和评价,旨在为排土场边坡的综合管理提供可参考的依据。

关键词露头矿;排土场;边坡稳定性;分析;评价露天矿排土场边坡因为地形地貌和地质结构的原因,加上自然灾害的影响,很容易发生危险性较大的地质灾害。

随着对矿产资源的开发,露头开采的不断进行,使露天矿排土场的边坡日渐高陡,对于边坡稳定性的重视度逐渐提高,边坡稳定性的分析研究成为了岩土工程和土木工程学科方面专家普遍关心的重要课题。

对于排土场边坡稳定性的分析,国内外已经有多种方法,在实际应用中被广泛的使用和推广。

排土场的边坡同岩质边坡比较起来本质上有很大的区别,同其它的自然坡体也有很大的差异,符合自身条件特点的稳定性分析方法还有待于开发和发展。

排土场边坡出现滑坡等灾害情况受多方面的不确定因素的影响,所以传统的稳定性分析方法结果的准确度也不够理想。

目前对露天矿排土场边坡稳定性的分析方法都建立在假设的基础之上,其分析结果有明显的误差存在。

本文针对这个问题,以实际工程为分析基础,将多种分析方法结合,整理出关于排土场边坡稳定性分析的更加适合的方法,以便于在实际的工作中加以应用。

1排土场边坡稳定性影响因素及滑坡的主要模式1.1 排土场边坡稳定性的影响因素露天矿排土场边坡的稳定性受多方面因素的影响,归纳起来可分为外在因素和内在因素两大类型。

外在影响因素主要包括水、工程以及外部振动等因素的影响作用;内在因素主要包括边坡的土质、结构以及地应力等影响作用。

外在因素的变化要比内在因素快很多,但是外在因素对边坡稳定性的破坏要通过内在因素来发挥作用,也就是说只用内在因素和外在因素两方面相结合发挥综合作用,才导致排土场边坡发生变形乃至破坏。

1.2 排土场边坡滑坡的主要模式排土场边坡滑坡主要有以下三种模式:1)边坡内部滑坡。

露天煤矿排土场边坡稳定性分析与治理技术

露天煤矿排土场边坡稳定性分析与治理技术

露天煤矿排土场边坡稳定性分析与治理技术发布时间:2021-11-11T08:02:44.724Z 来源:《中国科技人才》2021年第23期作者:张伟[导读] 排土场边坡稳定是确保露天矿安全高效生产的前提条件。

为确定露天矿北排土场的滑坡模式,通过分析北排土场建设情况、经济因素及环境条件,对北排土场边坡滑坡采取排土压脚综合治理措施,治理后的边坡稳定性系数为1. 214,使边坡达到了稳定状态,为同类滑坡灾害治理提供了可靠性依据。

中煤平朔集团有限公司东露天矿山西朔州 036800摘要:排土场边坡安全与否关系着矿山安全生产以及排土场下游居民的生产生活设施的正常使用。

随着生产的进行,排土场不断增高无疑增加了边坡失稳的风险。

许多专家学者针对排土场边坡稳定性分析均有不同方面、不同角度的研究。

露天采场的持续生产会不断产生大量的废石,排土场不断增高是必然趋势,其边坡失稳的风险亦逐渐增加。

关键词:露天煤矿排土场边坡稳定性;治理技术排土场边坡稳定是确保露天矿安全高效生产的前提条件。

为确定露天矿北排土场的滑坡模式,通过分析北排土场建设情况、经济因素及环境条件,对北排土场边坡滑坡采取排土压脚综合治理措施,治理后的边坡稳定性系数为1. 214,使边坡达到了稳定状态,为同类滑坡灾害治理提供了可靠性依据。

一、露天矿边坡特征1.露天矿边坡一般较高,从几十米到几百米,走向从几百米到数千米,其揭露的岩层多,边坡各部分地质条件差异大,变化复杂,岩体暴露时间长、破碎、完整性差,岩体的强度低。

2.露天矿最终边坡是由上而下逐步形成的,上部边坡服务年限长,下部边坡服务年限短,因此上下部边坡的稳定性也不相同,具有时效性。

3.露天矿场每天频繁的穿孔、爆破作业和车辆行走,使边坡岩体受到经常性的震动影响。

4.边坡是随着露天矿开采作业而形成的,其稳定性不断发生变化。

边坡的类型按坡体成分可分为岩石边坡、泥土边坡、沉积物边坡、构筑堆坡和尾矿坝;按几何形状可分为倾斜边坡、内陷边坡和外鼓边坡。

露天矿排土场边坡稳定性分析及评价机制

露天矿排土场边坡稳定性分析及评价机制

78研究与探索Research and Exploration ·监测与诊断中国设备工程 2019.09 (上)人类社会在进行生产和建设的过程中,不可避免地会进行一些开采工作。

尤其是露天采矿工程,由于挖掘岩土体会导致大量剥离物的产生,以至于排土场成为露天采矿工程中非常重要的一部分。

因为影响排土场边坡稳定性的因素复杂,导致排土场在建设的过程当中常常有事故发生,也由此可见,矿山相关管理者为了保障矿山的生产效率以及矿山能够安全稳定地运行,排土场的建设稳定也是一个需要顾及的重要问题。

1 露天矿排土场的形成及可能导致的灾害露天矿排土场的主要作用是放置采矿工作中产生的大量泥土沙石等废弃物,以确保矿山有序开采有用的矿石,是一个大型的由人工堆积的松散物体。

由于排土场建设的不当不仅会带来安全隐患,引发一些安全事故的发生,如泥石流、山体滑坡,等等,同时还给环境保护工作带来了极大的困难。

由于地质条件、气候条件等存在差异,引发排土场失稳的因素不同,产生的灾害也有不同。

排土场内部滑坡、沿地基接触面滑坡和沿排土场地基软弱层滑坡是排土场失稳的三种主要模式。

比较常见的排土场滑坡主要是由排土场内存在的软弱层,因为地表汇水会雨水的浸入,本就脆弱的软弱层受到的水分的侵蚀就会导致滑坡的安全事故出现,因为岩土土质本身存在不同、排土工艺和其他外界条件不同,所以导致的排土场滑坡会使其滑动面存在不同的高度,另外一种是散体岩石的高度低于排土场的高度,使散体岩石的承载压力过大,从而导致排土场边坡失稳,从而导致滑坡的出现。

有的排土场的基底脆弱不稳定,承载能力低以至于排土场有时会出现滑移的情况,从而导致滑坡引发安全事故。

不同的人工堆积层、土质或洪水带来的卵石层都是影响排土场基底稳定性的重要因素。

一般情况下,由于排土场基底弱层不稳引发的排土场滑坡的多为排土场基底平移引发,且滑动的规模通常较大。

排土场的地基接触面的摩擦不当也有可能导致排土场的滑坡。

露天矿排土场稳定性影响因素分析

露天矿排土场稳定性影响因素分析

露天矿排土场稳定性影响因素分析作者:郭俊峰来源:《科技创新导报》2011年第24期摘要:本文通过对排土场滑塌、矿山泥石流、边坡稳定及岩爆等方面的论述,对影响露天排土场稳定性的因素进行了分析及探讨。

关键词:露天矿排土场稳定性因素中图分类号:TD8 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)08(c)-0062-011 影响排土场稳定性的主要因素露天矿排土场是采场土岩经爆破、挖掘、运输和排弃过程在基底上堆筑而成的。

废石堆结构或外部条件与采场内的原状土岩不同。

其稳定性不同于一般的岩石质边坡。

废石堆稳定化主要决定于:①排弃散体的物理力学性质。

②承纳废石的基底岩土层的承载能力。

③排土工艺。

④排土场的物理、地理和水文地质条件。

2 排土场滑塌如何防治排土场滑塌防治措施:合理调整排土岩性的分布,采取疏水措施疏干基底地下水,引出地表水,对废石堆基底进行工程处理以及选择适当的排土工艺。

2.1 合理调整排土岩性的分布根据废石堆岩石的抗剪和抗压强度试验资料及其岩性组成的变化规律,当坚硬岩块中粘土等软岩含量不超过25%时,坚硬岩石的强度和压缩性实际上保持不变。

即在废石堆物料中软岩含量小于25%时,对废石堆稳定性不产生严重影响。

当细颗粒含量达到30%以上时,对废石堆边坡的稳定性将有很大影响。

基底上硬排弃渗透性好、不易水解的大块岩石,如大颗粒砂质岩石。

其上部则可排弃细粒的和粘土质岩石,这样有利于废石堆水迅速有效地自排。

为防止坡面冲蚀作用,应在排土终了之前将坡面风化细软岩土的物料储备降至最小,稳妥的办法是在中排前,于坡面上加盖一层一定厚度的新鲜、坚实、大暴雨也不致冲走的大块物料。

2.2 疏水措施疏水措施包括疏排废石堆内不含水和基底地下水以及地表截水排洪。

距废石堆上部边缘的地方挖掘排水沟,进行截流和排洪,使水不进入排土场,亦可建3°~5°的防渗反向坡,以防张裂缝以远的水体注入张裂缝。

用推土机平整废石堆表面,防止雨水积聚与渗入,排除基底表面积水。

关于露天矿排土场边坡稳定性分析

关于露天矿排土场边坡稳定性分析
通常我们 说某 个边坡 是稳定 还是 不稳定 , 这是一个 很模 糊 的概念 , 边坡 的滑与 不滑 只是呈现 出一个趋 向 , 没有 明确 的界限 , 有模 糊 并 具 性 。同时影响边 坡的 因素很 多 , 而且这 些因素在 边坡 的内部影响作用 互 相交织 , 机理异 常复杂 , 作用 即因素 的作用 也具有 模糊性 。然 而 目前 对 边坡稳定性分析判断多按照假定的力学模型进行稳定系数验算,在计 算过程 中使许多因素简化 , 然后根据经验对其所处状态判别 , 事实上往 往不能较好的反映实际状态。而模糊数学可以略去这些因素的具体作 用过程 ,而根 据许 多 己有 的边坡 的稳定性 和 随机 出现 的参数 来确定 一 个关 系式 , 计算 , 然后 确定边坡 的稳定 性趋势 。本文 从矿 排土 场边坡 稳 定性评价 中对此 法的应用 进行探讨 。 1滑体特征及地质条件 1 . 坡破坏后 外形特征 1滑 滑 区位 于排 土场 18 站西侧 ,滑 坡体 面积 约 0 k 21 8西 . m ,莉北长 约 2 f 50 , 0 m 东西长约 4 0 滑场仿量约 18 m。 0m. 万 滑坡体后缘高程约 22 1 4m, 滑坡休前缘高程约 15 。滑坡体前缘滑动鼓丘明显 , 4m 隆起高度 5 1m -0 . 滑体滑 动总体 向西 , 线方 向约 N 7W。滑体 中裂缝 发育 明显 , 呈 轴 7。 裂缝 波状起 伏 ,滑 坡体 为人工 堆积物 ( 剥离 的废石 ) 大堆积 高度 约 采矿 ,最 5m。滑坡 前排土场 呈 台阶状堆积 , 台问堆积坡 角一般 3-0几滑 坡 0 平 04 ̄ 后, 除滑坡壁坡角较陡f 4 左右) , 夕 其他各台阶均遭破坏, 卜 从滑坡壁坡角 至滑坡体前缘 , 总体坡度 l。 。 3 左右 1 _ 2滑体地质结 构特征 原 始地 貌为 山坡 , 坡 向 N 0 W, 面坡 度 1” 总体 50 地 0左右 , 表物 质 地 组成为第 四系豁 土层 , 厚度 52m据钻 孔资料 和现 场调查 , 坡体 的物 -0 滑 料成分 为素 填土 。上 部 的素填土 主要 由块 石组成 , 一般粒 径 4 0 m左 0r a 右, 最大 2 。 形成规律 上部粒径 较小 , m其 坡脚处 粒径较 大 , 表面呈松散 的 堆积体 状 , 厚度 约 5 m 最大 0 。中下部 的素填土 为碎 石充填 勃性 土 , 般 一 粒 径 8-2 m 最 大粒径 50 m以 , 填薪 f土 3%左右 , 般呈 稍 0 10 m, 0r a 充 生 0 一 密状态 , 但下部隆起部位呈松散状态, 最大厚度约 3 m 0 。滑坡体前缘为 第 四系勃 土层 。该戮土呈 黄褐色 , 部含 3 h右 的碎石 , 局 % 0  ̄ 湿一饱 和 、 可 塑一硬塑 状态 。下伏基 岩石为角 闪岩 , 风化状态 。本 次勘 察 中在该 呈强 层进行 了标贯 试验 和土常 规物理 力学性 质 、渗透 试验及 静三 轴剪切 试 验。 1 _ 文地质条件 3水 水是 产生滑坡 的重要 条件 。滑坡 的发 生 和发 展多受 水文 地质条 件 控 制 。此 次滑坡勘察 中滑坡 体上 的钻孔 均未 遇见地 下水 , 体外 的 3 滑坡 个 钻孔全 部遇见地 下水 。地下水位 埋深 6 1m, 当于标 高 1O 10 -8 相 -4 m。 l 基 本处 于原 山坡 地表 第 四系豁土 与下伏风 化角 闪岩 的分 界面 上 、对 滑 带 薪土抗 剪强度有很 大影 响 , 于上滑 体 的物 理化学性 质影 响较弱 . 对 目 前 , 坡体 前缘 无水 体外 露 , 调查 , 发生 前 , 观 测点 D 0 滑 但据 滑坡 地质 1、 D 0 位有常 年流水 . 2部 流水位 置在人工 堆积物 与第 四系的分界线上 滑 体 中碎石 ( 含新 l土) 系数 经分析 采用 4 x 0 /而滑 面上戮 土渗 透 生 渗透 . l%ms 2 试验,其取值应在 3 x 47 l 叨声 ,分属于不良渗水体与强隔水 .l 9 x

露天矿山边坡的稳定性治理

露天矿山边坡的稳定性治理

露天矿山边坡的稳定性治理摘要:露天矿山经过长时间的开采,边坡高度日益增加,一旦发生滑坡事故,将会造成重大人身伤亡与财产损失。

但是由于自然或人为的一些原因,经过开采的矿山,在雨水的冲刷及爆破的震动下,矿山边坡容易发生滑塌,从而影响了矿山的稳定性与安全性。

本文以及及平露天采场边坡防治处理工程为例,分析了矿山边坡滑坡形成的原因及其特征,并结合该工程实例,研究探讨了边坡滑坡的防护与治理措施,保障人们的生命财产安全,降低露天矿山的运营维护成本,具有重要的安全与经济意义。

关键词:露天矿山;土场;边坡稳定;措施1 前言我国的矿山露天矿边坡的高度比较大,边坡的工程地质条件比较复杂,本文以及及平露天开采过程中边坡滑坡实际情况,就减少边坡事故作为出发点,阐述研究边坡防范与治理。

2 露采矿山边坡的特点2.1露天采矿边坡一般比较高,走向较长,因此边坡揭露的岩层多,边坡大,形成较陡的边坡,各部地质条件往往差异大,变化也复杂。

2.2露天矿最终边坡是由上而下逐步形成,上部边坡服务年限可在几十年,下部服务年限较短,底部边坡在开采结束时即可废止,因此对上下边坡稳定要求也不相同。

2.3由于采场频繁的进行穿爆作业,使边坡岩体经常受到爆破产生的爆轰波、地震波的冲击和震动。

2.4边坡是用爆破、机械开挖等手段形成的,暴露岩体一般未加维护,因此边坡岩体较破碎,并受风化和周边裂隙水渗透侵蚀等影响产生次生裂隙,破坏了岩体的完整性,降低了岩体的强度,使边坡经常出现滑塌、倾倒等现象。

3 金属露天矿山边坡存在的问题3.1边坡稳定动态平衡难以保证露天矿山在开采过程中只有保证矿山边坡的稳定动态平衡,才能有效减少各种边坡滑坡等边坡事故发生。

随着人们对矿物质的需求越来越大,以及采矿技术和设备的进一步提高,露天矿山在不断延深,人们采矿的深度在增加,深凹露天矿出露的边坡越来越高,在实际开采的过程中经过爆破等一系列的操作,而爆破会产生一定的振动,深度增加,还会受到地下水和地应力的作用,导致边坡稳定动态平衡经常发生改变,对矿山的安全生产造成了严重的威胁。

金正泰露天煤矿内排土场边坡稳定性研究

金正泰露天煤矿内排土场边坡稳定性研究
1 . 5 t ”。
2 . 2 刚度极 限平衡 法 简介
2 . 2 . 1 极 限平衡 法概述

安 全稳定 系数定 义 岩土体沿 着滑面各个 位置处 于极 限平衡 的条件 是 ,当边坡安 全系数 F指把岩 土体的抗剪强度 指标
减小 至 c / F和 t a n  ̄ ’ / ,如下 :
左 右 。层 间 剥 离 物 厚 度 变 化 较 大 ,在 2 0 ~ 3 0 m 之
间 ,平 均 厚度 1 7 . 4 6 1 T I 。煤 层夹 矸厚 度 大部 分小 于
0 . 9 4 -1 . 6 m
矿区排土场作业参数如表 1 所示 。
表 1 排土作业参数表
参数
台阶坡面角 / 。 最终平盘宽度 , m 台阶高度 / m
o t h e r o r e mi n e s t a b i l i y t a n a l y s i s a n d r e s e a r c h . Ke y wo r d s : s l o p e s t a b i l i y s t l i p p a g e mo d e d u mp i n g s i t e
t h e p o t e n t i a l l a n d s l i d e me c h a n i s m, p r o v i d e t h e b a s i s f o r he t mi n e mi n e s ab t i l i y t s t u d i e s , a l s o p r o v i d e a r e f e r e n c e or f
f = c e + : t a n
式中:
( 1 )
最终排弃高度 / m

露天矿的边坡稳定性浅析

露天矿的边坡稳定性浅析

露天矿的边坡稳定性浅析摘要:本文从露天矿的地质情况、边坡位移监测、滑坡预防与治理几个方面,分析了其边坡稳定性。

关键词:边坡;稳定性Abstract: This article analyzes the slope stability from the geological situation of the open pit, slope displacement monitoring of landslide prevention and treatment of several aspects.Key words: slope; stability1.引言露天矿山在开挖过程中形成高陡边坡,由于原有的平衡状态被破化,岩体应力将发生重分布,极易导致边坡变形失稳。

露天矿的边坡稳定性不仅对露天矿的安全有着紧密的联系,而且与露天矿的经济效益密切相关。

对于露天矿来说,边坡稳定性不是越高越好,应根据“既经济又安全”的原则确定合理的边坡角。

如果边坡稳定性过高,虽然可以保证生产的安全,但会使剥采比增大而增加生产成本,影响矿山的经济效益;相反,如果边坡稳定性过低,边坡将出现失稳现象,为了保证安全生产,是必要对边坡进行加固或采取其它工程措施,这不仅会影响正常的生产,而且也会增加投入,使生产成本上升,降低经济效益。

只有根据露天矿的工程地质和水文地质情况确定一个合理的边坡角,才能既保证安全、又不影响生产,而且不会额外增加生产成本,做到“既经济又安全”。

2.露天矿边坡稳定性研究露天矿边坡稳定性研究主要包括边坡稳定性计算、边坡位移监测和滑坡预防与治理等。

以新疆伊犁皮里青露天煤矿为例,在生产阶段对边坡稳定性研究分析。

2.1边坡稳定性计算2.1.1地质情况皮里青露天煤矿属剥蚀低山丘陵地貌,海拔标高816~960m,相对高差144m。

露天采场东部为梁状地形,接近梁脊;西部为皮里青河床阶地,地形较平坦;整体呈向西倾斜的斜坡,东高西低,北高南低。

边坡渐进破坏理论及稳定性分析

边坡渐进破坏理论及稳定性分析

边坡渐进破坏理论及稳定性分析边坡渐进破坏理论及稳定性分析是岩土工程中的重要内容,它研究的是边坡在长期荷载作用下逐渐发展、逐渐失稳的过程和稳定状态。

在现实工程中,边坡的渐进破坏会对地质环境和人们的生命财产造成严重危害,因此对边坡的渐进破坏机制和稳定性进行分析具有重要意义。

边坡渐进破坏机制的研究是指对边坡在长期荷载作用下变形和破坏的过程进行解析和模拟。

通常情况下,边坡的渐进破坏具有逐渐发展、连续失稳的特点。

其机制可以分为两个方面:一是应力和应变的累积导致岩土体内部的破坏发展,包括岩土体中的弹性变形、塑性变形和破坏带的扩展;二是渗流的影响,包括渗流对边坡稳定性的影响、孔隙水压力的累积和分布。

边坡稳定性的分析是在了解边坡渐进破坏机制的基础上,对边坡的稳定性进行定量评价和分析。

一般来说,边坡稳定性的分析需要进行力学模型的建立,然后通过稳定性判据进行计算。

目前常用的稳定性判据有平衡法、极限平衡法和强度折减法等。

边坡渐进破坏的稳定性分析方法主要有两种:一是基于力学的分析方法,通过数学模型的建立和力学方程的求解,计算边坡的稳定性;二是基于经验的分析方法,根据过去的工程经验和实测数据,通过经验公式或图表进行边坡稳定性计算。

在进行边坡稳定性分析时,通常需要考虑的因素包括:边坡的地质力学性质、边坡的几何形状、边坡上的荷载以及边坡的支护状况等。

另外,渗流和径流也是边坡稳定性分析中需要考虑的重要因素,因为它们会影响边坡中的孔隙水压力分布,进而对边坡的稳定性产生影响。

总结起来,边坡渐进破坏理论及稳定性分析是边坡工程中的重要内容。

它通过研究边坡渐进破坏的机制和分析边坡的稳定性,可以为边坡工程的设计、施工和监测提供科学依据,从而保障边坡的安全稳定。

评价露天矿排土场边坡稳定性

评价露天矿排土场边坡稳定性

评价露天矿排土场边坡稳定性[摘要]排土场边坡的稳定性是露天矿安全生产必要考虑的问题之一,直接关系到矿山的安全生产以及员工的人身财产安全,影响排土场边坡的稳定性的因素有很多,主要分为外因以及内因的共同综合作用,如何进行合理的对露天矿排土场边坡稳定性的评价是保护其稳定性的前提。

本文就露天矿影响排土场边坡稳定性因素、不同排土场边坡滑坡模式以及排土场边坡稳定性进行了深入的分析和探讨。

[关键词]排土场边坡稳定性综合作用我国资源的矿采方式主要地下开采以及露天开采,对于露天矿生产过程中,影响其安全的主要因素就是排土场,对于露天矿山最为关心的问题之一就是对于排土场的稳定性的研究。

原因在于随着露天矿开采进度的不断加大,排土场的堆积高度逐渐增高,随着高度的不断增高,其稳定性也将会逐渐的减弱,直接威胁着露天矿的安全生产。

对于排土场的稳定性直接关系到矿山的生产安全以及人身财产安全,与此同时,随着堆积不断增大,占用了大量的土地,对于矿山周围的原有的地貌以及地形特点发生了一定的改变,破坏了地表原有的绿色生态环境,大量的降雨渗入地下直接造成的环境污染、泥石流灾害以及大量的滑坡灾害,因此,对于边坡亦如此,对于水的因素十分敏感。

排土场边坡的稳定性会随着不断降水,空隙水随着雨水渗入土体,使土体达到饱和,压力不断的上升,基质的吸力不断的减小,抗剪的强度不断的下降而降低。

因此,对于边坡的研究的核心内容就是稳定性的研究。

1影响排土场边坡稳定性因素边坡的稳定的影响因素比较多,受到边坡的内在因素以及周围的外界因素是影响其稳定性的主要两个方向的因素。

下面就内部因素以及外因因素的内容进行分析:(1)内部因素主要就是边坡的地应力、结构以及土质等因素共同作用的影响;(2)外在因素主要是边坡周围的振动、工程以及水等因素共同作用影响。

通过实践分析可得,对于边坡的稳定性,外部因素的影响比内部因素的速度迅速,然而,外部因素是通过内部因素对边坡的稳定性造成破坏,因此,对于边坡的稳定性是外部因素和内部因素的共同发挥的综合作用引起的变形甚至破坏。

露天煤矿边坡破坏模式及稳定性控制研究

露天煤矿边坡破坏模式及稳定性控制研究

露天煤矿边坡破坏模式及稳定性控制研究发表时间:2020-06-05T07:26:13.672Z 来源:《防护工程》2020年5期作者:韩俊效[导读] 如模糊综合评价法、可靠度分析法、人工神经网络分析法等不确定性分析方法。

山西亚美大宁能源有限公司山西阳城 048114摘要:随着我国露天煤矿快速发展,露天煤矿的开采深度不断增加、排弃高度也越来越高,对边坡稳定性的关注度也越来越高。

从政府到企业都在关注露天煤矿边坡稳定这一重大课题,科研人员也一直致力于边坡稳定性的研究工作。

边坡稳定性分析与评价的前提是边坡稳定性破坏模式的分析。

边坡稳定性破坏模式分析是边坡稳定性评价、预防及治理的基础。

通过分析边坡稳定性破坏模式,了解边坡滑坡内在机理,从而为做好边坡的预防及治理工作提供技术支撑。

关键词:露天煤矿;边坡破坏模式;稳定性控制1露天煤矿边坡稳定性分析方法从自然的角度来说,边坡的变形、失稳是边坡为求得稳定状态所产生的自然调整过程;而使得边坡趋于稳定的主要原因一般是自然原因或者人类活动作用而成。

在自然界中,能引起岩土体滑坡的因素非常多,且造成滑坡的机理非常复杂,但主要还是由以下六个成因产生:(1)滑坡面上不稳定岩土体受到重力或者地震力的荷载作用,使得岩土体的抗滑力急剧减少,从而引起滑坡。

(2)岩层完整性和连接力被地表的断层切割,从而形成临空面,随着变形的加剧与内应力松弛产生的变化,引起岩土层临空面的崩滑并释放能量。

(3)地下水活动或地表水渗透岩层裂隙或土层孔隙,削弱了岩层结构体的稳定性并导致岩土体在地心引力的作用下产生滑坡。

(4)当破碎岩层或结构面复杂的岩层当其产状较陡(≥30°)时,因坡脚被破坏从而引起滑坡。

(5)在地表河流侵蚀造成陡峭山崖或冲洪积层的自然条件下,内摩擦力被削弱到临界状态时将会产生滑坡。

(6)不合理的人类活动和工程活动与对自然界的过度改造使得原有自然边坡的应力场与岩体结构发生改变,使得山体斜坡变形、位移以及开裂,并导致了大量的含水、导水裂隙贯通从而产生滑坡。

露天煤矿工作帮边坡破坏模式及稳定性分析及治理措施研究

露天煤矿工作帮边坡破坏模式及稳定性分析及治理措施研究

露天煤矿工作帮边坡破坏模式及稳定性分析及治理措施研究摘要:近年来随着露天煤矿生产规模从210万t调整到360万t采剥作业量的加大,采场采用陡帮条带式开采,逐渐形成由多级组合台阶组成的终了高边坡,边坡高差达到450m。

严重威胁到矿山的安全生产,同时位移区域具有高、陡、靠近边坡边界、影响因素多等特征也给治理施工工作带来很多困难。

本文基于露天煤矿工作帮边坡破坏模式及稳定性分析及治理措施研究展开论述。

关键词:露天煤矿工作帮;边坡破坏模式;稳定性分析;治理措施研究引言露天煤矿安全生产受车辆运输、爆破安全、边坡滑移等综合因素的影响。

在已发生的安全事故中,边坡滑移引起的垮塌掩埋和泥石流等事故是影响露天煤矿安全生产的主要因素。

事故的发生给采场正常生产带来严重影响并造成巨大经济损失,因此对其工作帮边坡破坏机理进行针对性分析,并据此提出边坡稳定性的控制方案,对露天矿边坡的安全性有很大保障。

1采场帮边坡的影响因素分析采场台阶由北向南递降,东帮边坡标高910~1380m,高差达到410m,边坡角约25°,采场主要揭露地层为第四系(Q)、寒武系中统田蓬组(∈2t)变质岩系中,滑坡往往主要以小型工程滑坡为代表。

矿山部分采场处于三面分水岭环绕、向南倾低的单面斜坡,为边坡汇水形成了一定的条件,同时,其成为矿段地下水、大气降水排泄的唯一通道,构成独立的地表水汇水单元,矿区力学参数在地下水影响下下降较大。

2工程地质条件差东帮边坡区域结构构造发育,采场F0断层由南向北贯穿整个东帮边坡,断层存在一层灰色、灰褐色,40cm-100cm厚的断层泥,断层泥是断层带中的软弱夹层,如同断层活动的润滑剂,成为边坡滑坡重要控制性结构面(滑面),沿现有滑坡区域存在1.4km滑坡后缘与采场F0断层连续贯通,形成一个滑动整体。

水文地质条件不好的原因是,通过水位空降位观测,梅雨季节地下水位有所上升,下层含水层和水障之间相互衔接,地下水相互不足,导致大量的再积水沿着结构面流出,边坡阶梯之间形成了不同规模的滑动面,开挖过程中出现了倾斜的裂缝面,地下水水位的变化以及岩石应力重新分类,导致边坡阶段局部滑坡严重。

露天煤矿工作帮边坡破坏模式及稳定性控制研究

露天煤矿工作帮边坡破坏模式及稳定性控制研究

露天煤矿工作帮边坡破坏模式及稳定性控制研究发表时间:2019-11-15T09:37:10.890Z 来源:《防护工程》2019年14期作者:丁苏文[导读] 通过调整开采过程,可以逐步改善不稳定的边坡的稳定条件,但同时伴随着限制开采进度、原子弹损失。

中国葛洲坝集团第三工程有限公司陕西西安 710000 [摘要]露天煤矿安全生产受车辆运输、爆破安全、边坡滑移等综合因素的影响。

在已发生的安全事故中,边坡滑移引起的垮塌掩埋和泥石流等事故是影响露天煤矿安全生产的主要方面。

事故的发生给采场正常生产带来严重影响并造成巨大经济损失,因此对其工作帮边坡破坏机理进行针对性分析,并据此提出边坡稳定性的控制方案,对保障露天矿的安全高效生产至关重要,本文基于露天煤矿工作帮边坡破坏模式及稳定性控制研究展开论述。

[关键词]露天煤矿工作;帮边坡破坏模式;稳定性控制研究引言通过调整开采过程,可以逐步改善不稳定的边坡的稳定条件,但同时伴随着限制开采进度、原子弹损失、减少排废能力等弊端,在确保安全的前提下,有机地结合控制开采时序、调整煤废弃能力等措施,从而实现露天开采过程的逐步恢复。

各阶段提出具有不同安全储备条件的边坡稳定性控制措施,进行各种保煤与内排方案的比较和演示,以最佳经济为起点,确定恢复正常采矿工序之前的采矿方法,并确定恢复正常采矿的空间节点。

其研究思路和计算方法可以参考解决与露天煤矿类似的问题。

1矿山边坡概况某煤矿,南北约7公里,东西2 ~ 3公里,面积约17公里m 2,煤炭面积9 . 03公里2。

北坡位于溶解结构的低山区,高度约为210米,总坡度为15-25。

表面侵蚀槽比较发达,区域内发达了3条沟渠,沟渠有一定的流水,是季节性沟渠。

这个矿山是由新的第三系地层构成的山向盆地。

四周的高山由两层楼梯和三层石灰岩、砂岩、页岩和污垢火山灰构成,卡尔斯特发达。

露天坝北坑新第三系地层共分为四个岩性段。

泥岩剖面为浅灰色,灰色厚层。

主煤层部分是100多块粘土岩石、粉质粘土岩石、碳质粘土岩石矸石和2至3组含碳生物碎石岩石矸石。

元宝山露天煤矿3号排土场边坡稳定性分析

元宝山露天煤矿3号排土场边坡稳定性分析

元宝山露天煤矿3号排土场边坡稳定性分析更多专业、稀缺文档请访问——搜索此文档,访问上传用户主页~元宝山露天煤矿3号排土场边坡稳定性分析元宝山露天煤矿3号排土场边坡稳定性分析摘要:通过野外工程地质勘察,查明了元宝山露天煤矿3号排土场的地形地貌、地层岩性、岩体结构和水文地质条件,在此基础上采用刚体极限平衡法中的毕肖普条分法计算了3号排土场各勘察剖面的稳定系数,同时计算排了弃物基底的承载力和排弃高度,指出了影响边坡稳定的因素以及治理措施,保证了排土场边坡形成过程中和形成后的稳定性。

关键词:工程地质勘察排土场边坡稳定系数排弃高度元宝山露天煤矿概述元宝山露天煤矿3号排土场区位于?级、?级玄武岩台地(地面高程一般540―640m)之上,其台地表面赋存的粉土、粉质黏土呈疏松状黄土斜坡地形。

总体地势为南、东、西三面高,北面低,呈剥蚀状低山、丘陵地貌。

区内主要由一条,,,向的主冲沟与另外一条,,方向的支冲沟汇合而成(沟底高程520m),占地面积约2.7km2,设计排弃物一次排高为600m水平、二次663m水平;排弃物堆积量约1.7×108m3,堆积高度近百米。

3号排土场北面400m处是农田和村庄,东面200m处是林场,一旦发生滑坡灾害,将会对人们的生命财产安全造成严重的威胁。

本文即是在专门地质勘察工作的基础上,建立数值模型、分析计算出边坡的稳定系数,并对排土场边坡整体稳定性做出客观的评价(包括剥离物排弃高度),从而保证了排土场边坡形成过程中和形成后的稳定。

1. 排土场区环境地质条件 1.1地层岩性 1.1.1白垩系元宝山组泥岩、粉砂岩(K1yμ) 灰黄色-浅灰色,泥质结构,块状,微风化,易软化、崩解;局部相变强风化粉砂岩,疏松、易破碎。

呈层状结构,岩体稳定程度较好。

1.1.2新近系上新统玄武岩(N2β) 黑色,致密块状或气孔状,孔内有白色钙质结核,顶部岩芯破碎,下部坚硬,节理、裂隙面彼此交切、支离破碎(碎屑泥质充填)。

露天煤矿边坡稳定性分析与评价报告

露天煤矿边坡稳定性分析与评价报告

露天煤矿边坡稳定性分析与评价报告露天煤矿是指煤矿露在地表或地表以下浅层煤矿,是一种开采方式,常见于山区或者深层煤矿无法开采的地方。

然而,露天煤矿的开采方式对于矿区边坡的稳定性有很大影响。

在本文中,我们将对露天煤矿边坡稳定性进行分析与评价,并提出建议和措施,以确保安全生产。

首先,我们将对露天煤矿边坡稳定性进行定性分析。

从边坡材料的角度,边坡主要由岩土体构成,岩土体主要包括矿石、碎石、泥土等材料。

从边坡结构的角度,边坡主要包括矿坑坑壁、矿堆堆角。

其次,我们将对露天煤矿边坡稳定性进行定量分析。

露天煤矿边坡稳定性分析通常采用数值分析方法。

主要考虑边坡的失稳机理,包括岩体结构、地形地貌、岩石力学参数、水文地质条件、气象条件、开采方式和煤场排水等因素。

数值模型的建立与解算是本文的重点。

数值分析结果是评估边坡稳定性的基础。

此外,可通过GPS、遥感和人工监测等手段,定期对矿坑边坡进行实地监测,并分析监测数据。

最后,我们将对露天煤矿边坡稳定性进行评价并提出建议和措施。

根据定性分析和定量分析的结果,我们可以评价矿区边坡的稳定性。

评价结果可以分为有风险、风险较大、风险较小、基本稳定和稳定等级五个等级。

根据评价结果,我们可以提出建议和措施。

对于有风险和风险较大的矿坑边坡,应采取相应的防治措施,如加固、排水和减少开采量等。

对于风险较小、基本稳定和稳定等级较高的边坡,应加强日常巡视和监测,防范可能出现的安全事故。

综上所述,露天煤矿边坡稳定性对于矿区的安全生产具有非常重要的意义。

为了确保矿区的安全生产,我们应采用科学的方法,对矿坑边坡进行定性分析和定量分析,评价矿区边坡的稳定性,并对评价结果提出建议和措施,以实现安全稳定的目标。

露天煤矿工作帮边坡破坏模式及稳定性控制研究

露天煤矿工作帮边坡破坏模式及稳定性控制研究

效生产至关重要[1-5]。近些年来,国内外学者对 边 坡稳定性及失稳机理进行了大量研究,并逐渐在该 领域形成一套理论体系,其中王家臣教授[6]与祝玉 学教授[7]撰写了有关边坡稳定性原理分析方面的专 著,对边坡稳定性理论进行了新的阐述; 连镇营[8] 基于有限差分折减理论,分析了影响边坡稳定性因 素,并基于此提出了判断边坡发生失稳破坏的依据;
露天煤矿安全生产受车辆运输、爆破安全、边 坡滑移等综合因素的影响。在已发生的安全事故中, 边坡滑移引起的垮塌掩埋和泥石流等事故是影响露 天煤矿安全生产的主要方面。事故的发生给采场正 常生产带来严重影响并造成巨大经济损失,因此对 其工作帮边坡破坏机理进行针对性分析,并据此提 出边坡稳定性的控制方案,对保障露天矿的安全高
ZHANG Jin-gui
( Shenmu City Energy Bureau,Shenmu 719300,China)
Abstract: The stability of open-pit slope is an important factor affecting the safety of coal mine production. The analysis of the failure mode of the working slope is the precondition to effectively control the stability of the slope. Based on the comprehensive analysis of the geological conditions and the present situation of the working slope in Weijiamao Open - pit Coal Mine,and combined with the numerical simulation calculation,the displacement characteristics,shear strain and plastic zone expansion of the slope are mainly revealed. The failure mechanism and failure mode of the slope are analyzed. The results show that the rock mass of the slope is mainly unloaded by excavation in the mechanical mechanism. Under the influence of shear failure, creep-pull-crack sliding failure mainly occurs on the slope of the working side. Arc-shaped sliding along the bottom and back edge of the soft layer occurs on the slope. Sitting-smooth sliding occurs on the silt and silt overlying the slope. Based on these, a comprehensive landslide treatment scheme of “real - time monitoring + sewer drainage + stripping”is put forward,which improves the stability of the slope and guarantees the safe and stable production of the mine. Keywords: slope stability; stability control; numerical analysis; failure mechanism; failure mode
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收稿日期:2010-11-29;修订日期:2011-03-16作者简介:张先良(1970-),男,湖南衡阳人,硕士学历,现为湖南工学院机械系讲师,研究方向:工程力学。

第30卷第6期2011年6期煤炭技术Coal TechnologyVol.30,No.06June,2011基于露天煤矿边坡渐进破坏法分析排土场稳定性张先良(湖南工学院机械系,湖南衡阳421002)摘要:在露天煤矿边坡问题的分析中,其稳定分析是一个十分重要的问题,它对工程的安全性和经济性有着重要的影响,边坡破坏不是瞬时发生的整体破坏,而是从坡体局部出现裂缝,并一步步“生长”,形成滑动面的渐进破坏过程。

关键词:渐进破坏;稳定性;系数传递中图分类号:TD164文献标识码:A 文章编号:1008-8725(2011)06-0134-03Analyzing Stability of Dump Based onOpencast Slop Progressive FailureZHANG Xian-liang(Department of Mechanical Engineering ,Hunan Institute of Technology,Hengyang 421002,China )Abstract:In slope analysis of opencast,its stability analysis is a very important issue.It has an important impact on security and econom of engineering,slope failure doesn't occurre overall damage instantaneous,but occurs from the local slope cracks and a step by step "growth"to form a sliding surface progressive failure.Key words:progressive failure;stability;coefficient transfer先超前注浆(或超前锚杆),掘后架棚、后补锚补注(架棚、补锚、注浆施工工艺同上)。

超前注浆施工方法:(1)长孔超前注浆。

结合巷道揭煤进度情况,接近断层破碎区域10m 时,巷道轮廓线拱顶部位布置2个注浆孔,孔深8~10m ,角度+15°~20°,超前深孔注浆密实断层、裂隙,并胶结破碎煤岩,注浆排距2.0m 。

(2)短孔预注浆控顶施工。

在巷道轮廓线拱顶部位布置5个超前预注浆锚杆,分别位于正顶位置、距中依次1.2m ,角度+20°~30°。

(3)注浆锚杆选择长度3000mm ,4分钢管制成,钢管底端砸成扁状;钢管1m 长度后十字错开钻孔,孔径由大逐渐变小,前端孔径准=8mm ,后端孔径准=4mm ;封孔可采用空心水泥卷或树脂药卷密实,封孔深度为1.0m 。

注浆最大压力为2.5MPa 。

(4)短孔超前注浆控顶施工距离始终超前U 棚1.0m 以上(见图6);长孔超前注浆控顶施工距离始终超前U 棚2.0m 以上(见图5);在超前注浆控顶前提下,进行后面的架棚支护。

开始预注浆时注浆排距2.0m ,待循环注浆5个循环后根据注浆效果和顶板围岩破碎程度,适当调整排距。

3结语该巷道采用此施工工艺后,有效改善了巷道的受力状况,围岩的自身强度得到提高,抗变形能力增强,采取该支护方法一个月后,巷道顶板下沉8mm ,两帮收敛12mm ,支架无较大变形,喷体无明显开裂、剥落现象,底鼓情况得到了有效的控制;巷道单进已连续几个月达到80m 以上。

(责任编辑徐艳杰)图5长孔注浆布置图图6短孔注浆布置图!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图1计算模型图0引言露天煤矿边坡的破坏不是瞬间发生的,而是一个渐进的过程,早在20世纪60年代,Skempton 在研究超固结粘土边坡的稳定性时就提出了边坡的渐进破坏。

土体的强度并非在整个滑裂面上同时发挥作用,而是当土中某一点的剪应力增加到超过土的强度时,该点发生剪切破坏。

由于这种剪切破坏逐渐传递,使得渐进破坏面逐渐扩大,最后当滑动推力上升到超过滑裂面的抗剪强度时便发生坡体的整体滑动。

所以,滑坡是一个土体随时间缓慢变形而最终突然崩塌的过程。

对于一定的坡型和坡体材料,其坡脚的塑性区范围是一定的。

而一旦出现局部塑性破坏区,该区域的承载能力会明显下降,坡体应力场会出现重新调整,并导致新的塑性破坏区的产生。

新的塑性破坏区在形成过程中,释放残余能量,该残余能量将向塑性破坏区周围的弹性区扩展,使之受到其影响,而受到影响最大的是其临近区域。

这些区域的某些范围可能由于叠加到相邻塑性破坏区所释放的能量,而超过其弹性强度,从而进入塑性破坏区。

这样在不断的能量释放、转移、调整过程中,塑性破坏区范围不断扩大,破坏面不断延伸,释放的能量不断减小,当到达一定程度,弹性区在叠加了残余能量以后,所受到的应力仍然小于材料的弹性强度,则塑性破坏区不再扩展,破坏面不再扩大。

但是该叠加应力若大于材料的弹性强度,则塑性区继续扩展,直至破坏面形成。

1边坡渐进破坏可靠性分析1.1计算模型计算模型以传递系数法又称为剩余推力法或不平衡推力传递法来说明渐进破坏的一般步骤,在滑体中取出第i 条进行分析。

假定P i 为第i 条作用于第i-1条的推力,也就是第i -1条作用于第i 条的推力,其方向与i 条底面中点处切线方向一样,P i+1为第i +1条作用于第i 条的推力,其方向与第i +1条底面中点的切线方向相同,也就是假设每一条分界上推力的方向平行于上一条底面中点的切线。

见图1。

图1是任意一根边坡的滑动条,其两侧条间力合力作用方向分别与上一条条底面相平行,取垂直与平行条底面方向力的平衡,有N i -W i cos αi -P i -1sin(αi -1-αi )=0T i +P i -W i sin αi -P i -1cos(αi -1-αi )=0式中W i ———第i 条的重量;N i ,T i ———其底面的支持力和剪切力;αi ———底面的倾角;P i ——第i 条和上一条之间的条间力(推力)。

根据安全系数的定义式及摩尔一库伦准则,消去N i ,T i 可得P i =W i sin αi -c 'i l 'i k +tan φ'i W i cos αi k燮燮+Ψi P i -1式中l i ———第i 条底部的长度;c 'i φ'i ———第i 条底部滑裂面上岩土体的有效粘聚力和有效内摩擦角;k ———安全系数;Ψi ———传递系数,Ψi =cos(αi -1-αi )-tan φ(αi -1-αi )。

在解题时要先假定k ,然后从第1条开始逐条向下推求,直到求出最后一条的推力P n 为零,否则要重新假定k 进行试算。

1.2相邻条块破坏的相互关系由于各条的安全余量都是相同变量c,μ的函数,因此相邻条的安全余量肯定是相关的。

要确定2个相邻条安全余量的联合正态分布,需要5个统计参数,它们分别是均值SM i 和SM i+1,2个标准差σSM 1和σSMi +1,以及SM i 和SM i+1变量的相关系数ρ(SMi,SMi+1),相关系数可由下式计算。

ρ(SM i ,SM i +1)=cov(SM i ,SM i +1)SMi SMi+1根据中心值定理,2个相邻条的安全余量服从联合正态分布,文献[5]给出了2个相邻条安全余量SM i 和SM i +1的联合概率密度函数。

f (x,y )=12πσSM i σSM i-11-r2姨exp -12(1-r 2)(x-SM i σSMi )2-2r (x-SM i σSMi )(y-SM i+1σSM +1i )+(y-SM i+1σSM +1i燮燮)姨姨1.3渐进破坏的进行过程和概率计算渐进破坏进行的状态可由破坏己经发展到的条块的状态来确定,破坏到达了一定状态后,或者发展到另一种状态,或者停止发展。

应该注意的是最后一个条块破坏后,便没有了进一步的发展,于是破坏停留在状态n 的概率为1。

考虑到从中间按概率大者开始破坏而后发展开来的复杂性,文中选用从坡脚开始破坏,当破坏发展到第i 条块,破坏可能停止在第i 条块,停止在第i 条块的概率用P i,i 表示,破坏继续发展到第i +1条块的概率用P i,i +1表示,这里没有第3种可能。

第i +l 条块破坏必须有一个条件,那就是第i 块己经破坏,这是一个条件概率。

破坏从第i 条块传播到第i +1条块的概率为P i,i +1=P SM i +1燮0/SM i 燮燮燮0张先良:基于渐进破坏法分析排土场稳定性第6期·135·煤炭技术第30卷·136·表1岩土的杭剪强度参数统计值均值变异系数相关系数Pc250.3-0.30.460.1参数类型粘聚力c摩擦系数tan φ图2排土场渐进破坏分析图表2岩土的抗剪强度参数统计值编号SM i σSMi P fi cov 〈SM i +SM i +1〉ρ(SM i ,SM i +1)123456789108.6311.4213.1113.4612.6111.019.067.566.896.925.425.766.386.536.165.655.415.535.675.660.055920.023850.020180.019700.020680.025590.047460.085340.11310.111228.657335.982141.602540.051833.990729.342129.146331.235532.14140.91790.97910.99850.99560.97660.95990.97420.99620.9999p =0.65480.34520000000000.30470.69530000000000.06120.93880000000000.08070.91930000000000.12030.88970000000000.06980.93020000000000.00460.97760000000000.71030.99540000000000.71030.28970000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000001破坏发展到第i 条块就停止的概率为P i,i +1=P SM i +1燮0/SM i 燮燮燮02渐进破坏法分析排土场稳定性以罗山金矿第一滑坡体为实例,该滑坡体物质组成为岩土混合类物质。

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