露天矿顺倾软岩边坡内排追踪压帮治理工程——以贺斯格乌拉南露天煤矿首采区南帮为例

软岩露天煤矿实现安全高效开采的重点是边坡稳定。为解决露天矿顺倾软岩边坡稳定性治理难题,在分析边坡稳定性主控因素的基础上,提出了露天矿顺倾软岩边坡内排追踪压帮治理工程。以贺斯格乌拉南露天煤矿首采区南帮为工程背景,兼顾采场与内排土场边坡稳定性,采用极限平衡法和数值模拟相结合的手段,设计了采场边坡的空间形态,提出了采场与内排土场边坡协同治理方案,可最大限度地安全回收边坡压覆煤炭资源。研究结果表明:弱层暴露长度是露天矿顺倾软岩边坡稳定性的主控因素,控制采场与内排土场间的追踪距离是改善边坡稳定性的有效途径;随着追踪距离的增加,边坡破坏模式从以圆弧为侧界面、弱层为底界面的切层-顺层-剪出滑动逐渐过渡为以圆弧为侧界面、弱层为底界面的切层-顺层滑动,边坡稳定性逐渐下降;内排土场及其与采场构成的复合边坡稳定性随破坏底板弱层回填岩石范围的增大呈指数函数规律提高;贺斯格乌拉南露天煤矿首采区南帮浅部边坡留设40 m运输平盘、15 m保安平盘,底帮深部边坡角29°,追踪距离控制在50 m之内时可满足安全要求;内排土场基底弱层完全破坏并回填岩石倾向长度60 m时可满足安全要求。研究成果为软岩露天煤矿边坡稳定性治理提供了新思路。

露天煤矿顺倾软岩边坡形态“三段式”优化研究

针对露天煤矿顺倾软岩边坡空间形态问题,从控制边坡稳定性角度出发,在分析地层岩性差异以及弱层层位的基础上,结合采场深部横采内排追踪压帮的三维效应,突破传统等分平盘线性边坡设计方法,将边坡划分为3段,提出了顺倾软岩边坡形态“三段式”优化设计方法;以扎哈淖尔露天煤矿煤岩破碎站区段南帮边坡为工程背景,基于极限平衡理论与数值模拟相结合的方法,分析了南帮边坡二维、三维稳定性,对顺倾软岩边坡空间形态参数进行了优化,并分析了边坡形态“三段式”优化带来的经济效益。研究表明:扎哈淖尔露天煤矿煤岩破碎站区段南帮横采内排追踪距离需控制在50 m内,深部断面形态以运输平盘30 m、保安平盘5 m组合形式进行设计;采用“三段式”边坡设计比等分平盘线性边坡设计及仅考虑断面形态效应的逐阶段边坡设计在断面上沿走向每单位长度分别可多出煤9271.82 t和7623.89 t,剥采比为0.48 m3/t和0.89 m3/t,有利于实现煤炭资源的安全高效回收。

露天矿多弱层软岩边坡蠕变研究

露天矿软岩边坡大部分是长时间沉积和风化形成的,具有多弱层边坡的特性,其安全性多依赖于软岩夹层的力学性质。而岩质边坡破坏大多是长时间应力加载导致的蠕变破坏。该文通过对抚顺西露天矿软岩边坡进行蠕变试验研究软岩蠕变性质,并运用时间硬化模型模拟软岩蠕变特性,验证时间硬化模型的正确性,进一步对开挖后100 a内不同软弱夹层的软岩边坡工程现场进行数值模拟。研究表明抚顺西露天矿中软岩在恒定应力水平下会出现典型的3个蠕变阶段,并发现多弱层软岩边坡蠕变变形规律。

水工建筑岩石地基与软土地基开挖方法探讨

在水工建筑施工中,只有确保基坑施工技术的安全性和可靠性,才能防止基坑坍塌,避免边坡位移、变形等问题。基于此,文章首先分析了水工建筑基坑开挖的常见土质和施工特点,提出当前水工建筑基坑开挖中常见的地基类型为岩石地基与软土地基,进而对水工建筑地基开挖的方法进行探讨,以此为水工建筑的基础施工提供支持。

南山铁矿凹山采矿坑边坡覆土绿化创新实践

凹山采场西南帮地质环境治理结束以后,东帮、北帮裸露边坡亟需覆土绿化治理。对原凹山采场现有的铁路运输资源进行整合利用和改造,新建87 m铁路排土专用线,将和尚桥铁矿高含泥软岩排放到凹山采矿坑东帮、北帮裸露的边坡,再进行绿化,创造了巨大的经济效益和环保效益。

山区岩质基坑边坡开挖对邻近建筑结构的影响分析

随着山区城市建设的发展,许多建筑处于基坑边坡之上,基坑边坡与建筑物共同作用分析成为一个具有现实意义的研究课题。采用有限元数值分析的方法,对山区软岩基坑边坡地基与建筑结构共同作用的情况进行了计算分析,其中基坑边坡采用垂直放坡开挖形式,建筑物为五层的框架结构,共同作用分析中建筑物上部结构与边坡的接触部位满足共同作用分析的受力平衡和变形协调条件,由此研究了不同岩体参数指标下基坑边坡的强度变形发展情况及其对邻近框架结构内力和变形的影响。研究表明,基坑边坡与坡顶临近建筑之间存在相互影响,当岩体强度较低时,应将二者视为一个共同作用的整体进行受力分析,以保证分析结果的合理性。

扎哈淖尔露天煤矿南帮压煤回采边坡稳定性分析

针对露天矿边帮普遍存在的压煤问题,基于极限平衡及强度折减理论,从控制边坡稳定性角度出发,结合扎哈淖尔露天煤矿南帮软岩边坡工程实际,通过定量计算与定性分析,提出横采内排压帮开采方式。采用二维刚体极限平衡与三维数值模拟相结合的方法分析了横采深部开挖角度及内排跟踪距离对边坡稳定性的影响及其程度,优化设计了扎哈哈淖尔露天矿横采南帮边坡形态。结果表明：南帮边坡滑坡模式为以IVC煤层底板弱层为底界面的切层-顺层滑动;横采内排压帮开采方式可借助边坡三维效应提高露天矿边坡角度及其自身稳定性,进而达到安全、高效地回收边帮压煤,提高露天矿煤炭资源回收率;扎哈淖尔露天煤矿横采南帮边坡稳定性随内排跟踪距离增大呈负指数降低;最终确定横采开挖位置为＋908水平,内排跟踪距离为100 m,深部开挖角度为42°,可累计为扎哈淖尔露天煤矿多采出IV煤4 701.39万t,经济效益显著。

桃园矿北八大巷过F_2断层段巷道围岩控制技术

合理选择支护形式,可以充分发挥支护性能,减少维修费用,对矿井的安全生产和经济效益的提高具有重大意义。

露天煤矿边坡相对稳定性判据研究与应用

针对软岩露天矿边坡滑坡数量多、规模大、难于防治的问题,以白音华1号露天矿东南帮顺倾软岩边坡为工程背景,基于极限平衡理论,确定边坡滑体几何形态,通过滑坡变形反分析获取弱层指标参数;采用FLAC3D数值模拟,揭示边坡岩土体应力-应变演化规律及破坏机制,提出边坡相对稳定性判据,进而确定合理的横采内排追踪距离与降深位置。结果表明：该矿东南帮边坡稳定性随留煤柱宽度的增加逐渐增大,随追踪距离的增加逐渐降低;当留煤柱宽度大于或等于180 m,追踪距离在50-300 m范围内时,东南帮可以安全降深;留煤柱宽度取180 m,追踪距离取50 m,可实现资源采出最大化。

三道岭露天煤矿逆倾软岩边坡变形破坏治理方案研究

为解决三道岭露天矿西采区南帮逆倾软岩边坡滑坡规模大、治理困难的问题,基于已有监测数据,明确了最危险滑坡区域范围,通过滑坡变形反分析,确定了岩土体物理力学参数;基于极限平衡法及数值模拟方法,研究了不同压帮高度条件下边坡稳定性变化规律,提出了逆倾软岩边坡变形治理措施;根据压帮后监测数据,对南帮边坡治理效果进行了评价。结果表明:极限平衡法与数值模拟法研究结果具有很好的一致性,边坡稳定性均随内排压帮高度增加而增大;当内排压帮高度为28 m时,边坡稳定系数达到1. 11,满足安全储备系数要求;实施内排压帮后,各地表监测点基本处于等速变形阶段,边坡治理方案效果显著。

基于CDEM露天煤矿顺倾软岩边坡三维稳定性分析

为解决露天煤矿顺倾层状软岩边坡稳定性这一技术难题,基于连续介质离散元数值模拟方法,从理论上探讨了降深与清帮至不同位置对顺倾软岩边坡稳定性的影响。结合白音华一号矿南帮工程实例,针对各煤层降深及清帮方案,基于CDEM数值算法对边坡稳定性进行计算,对比分析了坡体位移、应力分布及演化特征,进而阐明多个弱层对复合边坡产生的叠加效应,以及清帮减载对边坡稳定性的影响。结果表明,白音华一号矿首采区南帮边坡变形不会对南排土场稳定性造成影响,揭露多个弱层对边坡变形与稳定性下降有一定的叠加效应,清帮不能显著提高边坡稳定性,但可减小作用在弱层上的法向应力和剪切应力,进而减缓滑坡发生的过程,提高边坡动态发展过程中的安全性。

露天煤矿顺倾软岩到界边坡空间形态优化

针对露天煤矿顺倾软岩到界边坡空间形态优化问题,以霍林河北露天煤矿三采区为工程背景,基于极限平衡理论与数值模拟相结合的方法,分析了纵采与横采开采方式下边坡二维与三维稳定性,优化设计了顺倾软岩到界边坡空间形态。结果表明:顺倾软岩边坡二维稳定性与平盘宽度近似呈正相关一次函数关系,与岩柱宽度近似呈正相关指数函数关系;当追踪距离小于100 m时,开挖位置、开挖角度对顺倾软岩边坡三维稳定性影响较小,当追踪距离大于100 m时,边坡三维稳定性系数与开挖角度呈正相关一次函数关系;当追踪距离大于200 m、岩柱宽度小于60 m时,边坡三维稳定性系数随追踪距离增大呈线性减小趋势;霍林河北露天煤矿三采区到界边坡最优空间形态为追踪距离50 m、沿底鼓区坡顶线以39°边坡角横采降深至24煤底板。

露天煤矿端帮逆倾软岩边坡稳定性研究

为达到提高露天煤矿经济效益的目的,在确保最大限度回采压煤的前提下,以露天煤矿边坡稳定性问题作为边坡优化设计标准,结合胜利西二露天煤矿西端帮逆倾软岩边坡工程实际,采用刚体极限平衡软件和数值模拟软件FLAC3D相结合的方法,通过不断调整边坡参数,研究分析了不同留设煤柱长度到界边坡滑移模式及稳定性变化规律,优化设计了胜利西二露天煤矿西端帮最终边坡形态。研究结果表明:胜利西二露天煤矿西端帮逆倾软岩边坡滑移模式及稳定性主要受煤顶底板弱层控制;其稳定边坡角随着煤柱长度的增加呈先减小再增加最后趋于稳定的趋势;采用内排压帮可将西端帮压煤全部采出,最终帮坡角提高至32°,采出压煤471.44万t。

露天矿多煤层软岩复合边坡底摩擦实验研究

以新疆某露天矿设有排土场的东帮复合边坡为研究对象,采用正交设计法设计实验方案,研究利用底摩擦实验相似模拟边坡的破坏过程。4种典型露天矿生产状态模型的底摩擦实验全面反映了露天矿多煤层软岩复合边坡的破坏过程,实验结果表明:21煤底板弱层是边坡滑动的关键因素,结合监测点位移变化规律分析得复合边坡的潜在滑移面具有4种形态,直线形、斜直线形、折线形、圆弧曲线形,通过分析实验现象得出边坡的破坏模式有2种,沉降、蠕滑-拉裂。讨论了弱层、时间和排土场对边坡稳定的影响以及底摩擦实验需要改进的地方,提出了提高边坡稳定性的合理加固时间,上覆排土场对边坡稳定性具有的两面性,它与弱层共同控制了潜在滑体的规模,以及合理制作底摩擦模型的重要性。

含顺倾煤层软岩边坡滑动区稳定性分析与工程治理实践

针对顺倾煤层软岩边坡滑动现状,结合GPS监测数据,研究了其滑动机理与工程治理措施。结果表明,软岩边坡滑动机理为滑体前缘剪出,滑体后缘产生张拉裂隙,中部主滑段切断岩层沿弱层产生切层—顺层滑动。运用SLOPE/W软件及监测数据进行了滑动区边坡工程治理前、后的稳定性评价,评价结果表明:治理前其滑动区边坡稳定系数为0.976、0.996,监测位移逐渐增大,说明其处于不稳定状态;实施工程治理措施后,达到了安全储备系数1.2的要求,监测位移趋于近水平,说明工程治理措施选择方法恰当,可为其他顺倾煤层软岩边坡滑动变形及治理措施选择提供指导。

轮式软岩破碎机的应用

实现露天矿表土剥离采用半连续工艺的关键技术是破碎机。表土剥离物具有很大的粘结性,当其进入传统破碎机的破碎腔后,极易对设备造成粘结和堵塞,导致设备无法正常工作。中国矿业大学提出并研制的轮式软岩破碎机能够实现破碎大粘土块,克服冲击载荷、粘料、涌料及均匀物料流等。

软弱围岩浅埋大跨隧道施工技术

杭州绕城北线高速公路黄鹤山隧道进出口端浅埋分别采用双侧壁导坑法及微台阶法进行施工 ,作者对二者的优越性作了对比分析 ,同时对施工过程中易出现的问题提出了相应的解决办法 ,可为以后大跨度位于软弱浅埋围岩中的隧道施工与设计提供参考 .

伊敏露天矿道路质量提升的措施

为了提高高寒地区软岩露天矿道路质量,提升矿岩运输效率,降低车辆故障率,减少道路维护成本,根据伊敏露天矿的基本地质情况,基于路面结构分析了伊敏露天矿的几种路面弱层形式和道路质量的影响因素,结果表明路面弱层是道路质量下降的主要因素,为此采用不同方法处置不同路面弱层从而提高道路质量,取得了良好的效果。

露天矿顺层软岩边坡开挖变形特征与参数优化研究

针对露天矿含水软岩边坡在成坡后出现的蠕滑变形与顺层失稳问题,为确定极限稳定边坡角,以东明露天矿南端帮边坡为研究对象,在工程地质勘查与力学实验的基础上,采用有限差分计算程序FLAC3D研究了地下水作用下顺层软岩边坡的变形破坏特征,然后采用极限平衡法对比分析了地下水对边坡稳定性的影响程度,最后结合有限元强度折减法对边坡角进行优化设计。研究结果表明,地下水对东明露天矿南帮边坡稳定影响程度明显,考虑地下水作用时软弱岩层面位置的稳定系数比正常情况下低20.73%,综合考虑以上因素,最终确定南帮极限稳定边坡角为22°。基于有限元法和极限平衡法相结合的边坡参数优化设计方法,能够科学可靠地确定极限稳定边坡角,对于类似软岩矿山边坡角优化具有借鉴意义。

基于软岩沙层电铲作业效率的研究

扎哈淖尔露天矿岩性普遍较软。为了保证设备作业,需要发生大量的硬岩回填,以及大量的工程设备投入,进行场地处理工作。研究电铲在软岩沙层作业过程中效率的发挥,最大程度节约生产成本。