高排土场下露天矿采场边坡稳定性研究
发布时间：2021-06-24 17:03
本文重点研究了内蒙古某露天矿排土场作用下采场边坡的稳定性。该矿区排土场位于露天采场西北部,最近距采场270米;排土场堆积高度为60米,设计排土高度为100米。目前采场采深170米,设计最终采深290米。排土场距采场较近,且随着排土场堆积增高,对采场上部边坡作用增大。因此分析排土场对采场边坡的影响具有重要的工程实际意义。通过岩石力学室内试验,FLAC3D数值模拟分析二号坑北帮高陡边坡自身的稳定性以及排土场对高陡边坡的影响。首先进行现场边坡岩石取样,在室内进行岩石试验得到岩石的力学参数,并将岩石力学参数转换成岩体力学参数。其次根据岩石力学试验数据,矿区地质资料以及排土场、采场现状,应用FLAC3D数值软件建立不同采深边坡模型和不同高度排土场条件下边坡模型,并进行数值计算,分析不同工况下边坡的稳定性。通过计算不同采深状态下边坡应力、位移、安全系数等参数。结果表明:在采深170m时,安全系数最大为1.89,Z轴方向位移、应力均最大,分别为0.107m,4.46Mpa,没有塑性区;在采深230m时,安全系数为1.74,最大位移来自Z轴为0.150m,最大应力也来自Z轴为5.560MPa,无塑性区...
【文章来源】：内蒙古科技大学内蒙古自治区
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
排土场现状图
内蒙古科技大学硕士学位论文-4-α——坡角图1.3上盘废石挖方量Q的示意图于是当坡角从α1增加到α2时，挖方量的增量为2/)cot(cot122LHQ(式1.2）由此可见，随着坡高的增加，加陡边坡就成了减少废石开挖量和运输量、提高矿山经济效益的一个关键措施，而高陡边坡的稳定性就是矿山安全生产需要解决的一个非常重要的关键问题。但是，随着矿坑边坡的坡角增大，边坡的稳定性问题也随之突出，特别是对于高陡边坡，坡角小许的增加，就有可能造成边坡稳定性大幅度的降低，这给矿山的安全生产带来重大隐患。在给定坡高的条件下能够稳定站立的边坡究竟能陡到什么程度，这显然取决于边坡地层的岩性以及边坡工程与水文地质条件、施工技术以及边坡的服务年限等。1.5排土场的选择和容积计算露天开采中，必须剥离矿体上覆盖的废石才能开采，因此，排土工作是露天开采中必不可少的一部分[6~9]。由于金属露天矿的剥采比一般大于1，废石的剥离量通常大于矿石的采掘量，所以排土场的占地相当大[10~12]。据统计，我国金属露天矿排土场的平均占地面积约为矿山总面积的39%～55%，排土场工作人员约占全矿总人数的10%～15%，排土成本约占剥离单位成本的60%。随着国民经济迅速发展，征地成本逐年增大，因此，在安全、环保的前提下增大排土场的废石堆排量成了几乎所有矿山的追逐目标，也是增加矿区经济效益重要的手段[13,14]。
内蒙古科技大学硕士学位论文-9-较为破碎，可能存在矿坑积水沿断裂破碎带向二号采场渗透，边坡岩体因水的作用强度降低，对边坡稳定性有一定影响，在评价边坡工程地质条件时应引起注意。2.2.2地质分区为了便于对采场边坡岩体工程地质条件进行评价，并为进一步边坡分区创造条件，以及对各边坡分区的稳定性做出合理的评价，首先应进行工程地质分区。工程地质分区是将所研究的范围按其工程地质条件和评价的共同性和差异性划分为不同的区段，不同区段上的条件是不同的，而同一区段内工程的修建和使用条件是相似的[25]。根据研究区工程地质条件的相似性、差异性、地貌单元、地形特征、地层岩性等因素,分为I、II、III、IV四个工程地质区，如图2.1。本论文研究的主要是Ⅱ（B、C区），该区位于采场的北部边坡，13线～23线之间。岩层为倒转向斜的北翼，岩层倾向与边坡倾向基本相同，倾角大于边坡倾角。该区边坡岩体主要由千枚岩组构成，透闪石岩组、石英片岩组在边坡下部分布，松散岩组在边坡顶部少量分布。该区西端15勘探线附近中上边坡岩体中出露，产状为倾向南，倾角65°～70°。边坡岩体结构类型主要为薄层结构，对局部边坡有一定的影响。图2.1某矿二号露天矿边坡工程地质图总体上看，该区边坡岩体完整性较好，岩体工程质量相对较好，但要注意边坡可能存在顺层变形破坏的可能。2.2.3边坡岩体结构特征通常把在地质历史过程中形成的，具有一定的岩石成分和一定的构造，并赋存于一定的地应力状态的地质环境中的地质体，称为岩体。岩体在形成过程中，长期经受着建造和改造两大地质作用，生成了各种不同类型的结构面，如断层、节理、层理、片理等。所以岩体往往表现出明显的不连续、非均质和各向异性。具有一定的构造是ⅠⅡⅣⅢ
【参考文献】：
期刊论文
[1]露天矿高边坡破坏机理研究的强度折减法[J]. 刘佳,陈忠辉,姬东晓,张雪东,马鹏超,李袤原. 金属矿山. 2018(09)
[2]强度折减法在边坡稳定性中的对比分析[J]. 王创业,刘伟,张琪,李俊鹏. 矿业研究与开发. 2018(01)
[3]石宝露天矿边坡稳定性的数值模拟分析[J]. 王创业,付强,陈世江,魏丁一,王泽泽. 煤炭技术. 2017(11)
[4]一种双折减系数的强度折减法研究[J]. 袁维,李小春,王伟,白冰,王奇智,陈祥军. 岩土力学. 2016(08)
[5]FLAC3D的露天矿边坡变形破坏数值模拟分析[J]. 曹兰柱,孙成亮,王东,宋子岭. 辽宁工程技术大学学报(自然科学版). 2016(07)
[6]深圳红坳弃土场滑坡灾难成因分析[J]. 刘传正. 中国地质灾害与防治学报. 2016(01)
[7]白马铁矿万年沟尾矿库安全运行实践[J]. 夏禄清,李林. 现代矿业. 2015(09)
[8]基于双强度折减策略的边坡稳定性分析方法探讨[J]. 赵炼恒,曹景源,唐高朋,王志斌,谭捍华. 岩土力学. 2014(10)
[9]基于确定性系数概率模型的降雨型滑坡孕灾环境因子敏感性分析——以四川省低山丘陵区为例[J]. 王志恒,胡卓玮,赵文吉,宫辉力,邓金宪. 灾害学. 2014(02)
[10]FLAC3D强度折减法在露天煤矿安全评价中的运用[J]. 张飞,黄堃,刘德峰,苗风有. 露天采矿技术. 2014(03)
硕士论文
[1]爆破振动对边坡稳定性影响及控制技术研究[D]. 黄波.贵州大学 2017
[2]框架预应力锚杆永久性柔性边坡支护结构的位移计算研究[D]. 潘晓娟.兰州理工大学 2012
[3]爆破振动对高陡边坡稳定性影响及控制技术研究[D]. 曾志林.中南大学 2010
[4]复杂岩质高边坡静动力稳定性与深部位移时间序列分析[D]. 何巡军.重庆大学 2010
[5]预应力锚索抗滑桩内力分析研究及优化设计探讨[D]. 杨波.贵州大学 2008
[6]极限平衡法的边坡稳定分析研究[D]. 刘志楠.合肥工业大学 2006
本文编号：3247490
【文章来源】：内蒙古科技大学内蒙古自治区
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
排土场现状图
内蒙古科技大学硕士学位论文-4-α——坡角图1.3上盘废石挖方量Q的示意图于是当坡角从α1增加到α2时，挖方量的增量为2/)cot(cot122LHQ(式1.2）由此可见，随着坡高的增加，加陡边坡就成了减少废石开挖量和运输量、提高矿山经济效益的一个关键措施，而高陡边坡的稳定性就是矿山安全生产需要解决的一个非常重要的关键问题。但是，随着矿坑边坡的坡角增大，边坡的稳定性问题也随之突出，特别是对于高陡边坡，坡角小许的增加，就有可能造成边坡稳定性大幅度的降低，这给矿山的安全生产带来重大隐患。在给定坡高的条件下能够稳定站立的边坡究竟能陡到什么程度，这显然取决于边坡地层的岩性以及边坡工程与水文地质条件、施工技术以及边坡的服务年限等。1.5排土场的选择和容积计算露天开采中，必须剥离矿体上覆盖的废石才能开采，因此，排土工作是露天开采中必不可少的一部分[6~9]。由于金属露天矿的剥采比一般大于1，废石的剥离量通常大于矿石的采掘量，所以排土场的占地相当大[10~12]。据统计，我国金属露天矿排土场的平均占地面积约为矿山总面积的39%～55%，排土场工作人员约占全矿总人数的10%～15%，排土成本约占剥离单位成本的60%。随着国民经济迅速发展，征地成本逐年增大，因此，在安全、环保的前提下增大排土场的废石堆排量成了几乎所有矿山的追逐目标，也是增加矿区经济效益重要的手段[13,14]。
内蒙古科技大学硕士学位论文-9-较为破碎，可能存在矿坑积水沿断裂破碎带向二号采场渗透，边坡岩体因水的作用强度降低，对边坡稳定性有一定影响，在评价边坡工程地质条件时应引起注意。2.2.2地质分区为了便于对采场边坡岩体工程地质条件进行评价，并为进一步边坡分区创造条件，以及对各边坡分区的稳定性做出合理的评价，首先应进行工程地质分区。工程地质分区是将所研究的范围按其工程地质条件和评价的共同性和差异性划分为不同的区段，不同区段上的条件是不同的，而同一区段内工程的修建和使用条件是相似的[25]。根据研究区工程地质条件的相似性、差异性、地貌单元、地形特征、地层岩性等因素,分为I、II、III、IV四个工程地质区，如图2.1。本论文研究的主要是Ⅱ（B、C区），该区位于采场的北部边坡，13线～23线之间。岩层为倒转向斜的北翼，岩层倾向与边坡倾向基本相同，倾角大于边坡倾角。该区边坡岩体主要由千枚岩组构成，透闪石岩组、石英片岩组在边坡下部分布，松散岩组在边坡顶部少量分布。该区西端15勘探线附近中上边坡岩体中出露，产状为倾向南，倾角65°～70°。边坡岩体结构类型主要为薄层结构，对局部边坡有一定的影响。图2.1某矿二号露天矿边坡工程地质图总体上看，该区边坡岩体完整性较好，岩体工程质量相对较好，但要注意边坡可能存在顺层变形破坏的可能。2.2.3边坡岩体结构特征通常把在地质历史过程中形成的，具有一定的岩石成分和一定的构造，并赋存于一定的地应力状态的地质环境中的地质体，称为岩体。岩体在形成过程中，长期经受着建造和改造两大地质作用，生成了各种不同类型的结构面，如断层、节理、层理、片理等。所以岩体往往表现出明显的不连续、非均质和各向异性。具有一定的构造是ⅠⅡⅣⅢ
【参考文献】：
期刊论文
[1]露天矿高边坡破坏机理研究的强度折减法[J]. 刘佳,陈忠辉,姬东晓,张雪东,马鹏超,李袤原. 金属矿山. 2018(09)
[2]强度折减法在边坡稳定性中的对比分析[J]. 王创业,刘伟,张琪,李俊鹏. 矿业研究与开发. 2018(01)
[3]石宝露天矿边坡稳定性的数值模拟分析[J]. 王创业,付强,陈世江,魏丁一,王泽泽. 煤炭技术. 2017(11)
[4]一种双折减系数的强度折减法研究[J]. 袁维,李小春,王伟,白冰,王奇智,陈祥军. 岩土力学. 2016(08)
[5]FLAC3D的露天矿边坡变形破坏数值模拟分析[J]. 曹兰柱,孙成亮,王东,宋子岭. 辽宁工程技术大学学报(自然科学版). 2016(07)
[6]深圳红坳弃土场滑坡灾难成因分析[J]. 刘传正. 中国地质灾害与防治学报. 2016(01)
[7]白马铁矿万年沟尾矿库安全运行实践[J]. 夏禄清,李林. 现代矿业. 2015(09)
[8]基于双强度折减策略的边坡稳定性分析方法探讨[J]. 赵炼恒,曹景源,唐高朋,王志斌,谭捍华. 岩土力学. 2014(10)
[9]基于确定性系数概率模型的降雨型滑坡孕灾环境因子敏感性分析——以四川省低山丘陵区为例[J]. 王志恒,胡卓玮,赵文吉,宫辉力,邓金宪. 灾害学. 2014(02)
[10]FLAC3D强度折减法在露天煤矿安全评价中的运用[J]. 张飞,黄堃,刘德峰,苗风有. 露天采矿技术. 2014(03)
硕士论文
[1]爆破振动对边坡稳定性影响及控制技术研究[D]. 黄波.贵州大学 2017
[2]框架预应力锚杆永久性柔性边坡支护结构的位移计算研究[D]. 潘晓娟.兰州理工大学 2012
[3]爆破振动对高陡边坡稳定性影响及控制技术研究[D]. 曾志林.中南大学 2010
[4]复杂岩质高边坡静动力稳定性与深部位移时间序列分析[D]. 何巡军.重庆大学 2010
[5]预应力锚索抗滑桩内力分析研究及优化设计探讨[D]. 杨波.贵州大学 2008
[6]极限平衡法的边坡稳定分析研究[D]. 刘志楠.合肥工业大学 2006
本文编号：3247490
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