露井同期开采诱发边坡破坏机理的研究

露井同期开采对边坡稳定性影响的问题是目前研讨的热点内容之一。以紫金山金铜矿开采活动为工程实际背景,对崩落法开采方案下露井同期开采作用下边坡破坏机理进行了模拟研究。结果表明:地下与露天合成叠加开采效应对边坡岩体稳定性影响非常大,其最大下沉值达到-7.68 m,因此必须采用高接顶率充填开采方案。露井同期开采影响下边坡岩体应力场受到两种采动同期作用,导致边坡岩体破坏更加剧烈,除要合理确定开采方案外还需考虑开采推进顺序的影响,从坡外侧向坡内推进更有利于边坡稳定性。此外由于地下和露天同期开采的复合叠加作用,地表的下沉出现多个小区域范围的下沉盆地,边坡岩体也可能产生多区域的滑动破坏体。

露井联采作用下边坡破坏机制的研究

以紫荆山金铜矿开采为例,矿山开采在不同时期,井工开采和露天开采两种开采方式交替进行。为了研究两种采动效应对边坡稳定性的影响,采用数值模拟的方法,研究了地下采空区已存在的情况下进行露天开采对边坡稳定性的影响,计算出不同顶板厚度对应的边坡稳定性系数,通过分析边坡稳定性系数和塑性区分布,确定了安全的顶板厚度为68m。推导了井工开采影响下边坡稳定性系数的计算公式,得出了随着井工开采的推进边坡稳定性系数降低的结论。

水平厚煤层露井联合开采下边坡破坏机理

通过数值和相似材料模拟2种方法对露井联采下露天边坡的破坏过程进行了研究,结果显示,露天边坡的破坏是一个渐进的过程,决定开采安全的主要因素为露天与地下开采的边界垂直安全高度.并通过相似模拟试验分析,提出了地下开采的安全开采顺序.

露井联采下采动边坡移动规律及开采参数优化

针对安太堡露天矿南部采用地下开采后,后期露天开采边坡稳定性将受到很大影响的情况进行了研究。研究结果表明,水平煤层露井联采下露采边坡岩体破坏规律存在明显的3个破坏分区,地下开采导致上述3个分区存在不同的变形特征,其露井联采边界参数是决定3个分区稳定的关键因素。通过对边界参数的优化分析,要确保安太堡南帮边坡岩体的稳定,地下与露天之间必须协调开采:其地下矿井需重新确定地下开切眼位置,即以Y=74 160为界以南布置地下开采工作面;露天矿开采考虑到安太堡南帮上部边坡岩体受地下开采影响明显,提出了南帮露天开采应采用"组合边坡"的设计思想,即+1 375以上平台岩土边坡角度应由原来的75°降低到62.58°。

井采方向对露井协采边坡稳定影响的分析及优化

为了得出露井协采矿山中井采工作面与露天矿边坡空间相对位置的最优布置方式,结合平朔矿区露井协采工程实践,设计了3套方案对不同井采工作面布置方向时井采对露天矿边坡稳定影响规律进行研究,研究表明:在露井协采中井采工作面与露天矿边坡面倾向平行布置时,井工开采对露井协采边坡稳定及端帮运输道路的不利影响最小。在井采工作面采取上述方式布置时,对井采工作面的推进方向进行优化分析,发现井采工作面沿背坡的方向回采时,露天矿边坡岩体受井采扰动较向坡开采时严重。故在露井协采工程实践中,建议井采工作面与露天矿边坡面倾向平行布置,采用向坡方向推进,以降低井工开采对边坡稳定的不利影响,提高煤炭资源采出率。

露井联采下边坡稳定性及其边界参数优化研究

采用三维数值模拟程序对露井联采下的边坡稳定性进行研究,结果表明,井工工作面开切眼位置对露天边坡的稳定起到关键作用。利用数值模拟计算方法对边界参数进行优化,得出当井工开切眼与边坡之间水平距离在原基础上增加20m时,边坡的整体稳定性将得到明显改善。相似模拟试验同样验证了此优化方案的合理性。此方案已在现场应用,保证了露天边坡稳定和安全生产。

露井联采逆倾边坡稳定性数值模拟

为最大限度回收资源,倾斜矿体开发时常采用露天与井工联合开采方式,形成露井联采逆倾边坡,由于受到双重采动效应影响,其变形破坏机理及稳定性问题变得极为复杂,是采矿工程领域研究的难题之一。以平庄西露天矿顶帮边坡为研究对象,同时考虑拉伸和剪切两种破坏判据,应用RFPA强度折减法对露井联采逆倾边坡岩移规律及稳定性进行了数值模拟。通过对比分析单一露天开采和露井联采条件下边坡岩体变形破坏规律、位移演化规律及应力分布特征的差异,揭示了地下开采对露天矿逆倾边坡岩移规律及稳定性的影响和原因。结果表明:单一露天开采时边坡发生滑移型破坏,而露井联采条件下边坡发生滑移-塌陷复合型破坏;受两种采动效应叠加的影响,地下采空区上方岩体以下沉为主,同时上山一侧岩体向露天采空区方向发生明显位移;受地下采动影响时,逆倾边坡稳定性下降,其根本原因是坡体内剪应力的大范围叠加升高,造成上部一定范围的岩体在边坡发生滑移前就遭到破坏,从而加剧了滑坡的发展。

关键层耦合作用下露井联采边坡滑动深度分析

通过理论分析和相似材料模拟实验,提出了控制露井联采边坡稳定的"关键层"概念,研究了"关键硬岩层"与"关键弱层"耦合作用下的露井联采边坡变形破坏机理。建立工程力学模型,推导出了关键层耦合作用下露井联采边坡滑动深度的预计公式,以平朔矿区安家岭露天矿北端帮井工开采引起的边坡滑动为工程实例,对公式的适用性进行了验证,结果表明,预计结果与相似材料模拟实验结果、现场位移监测结果三者基本吻合。通过研究,实现了露井联采边坡潜在滑移深度的合理预计,为露井联采时空关系优化、边界参数合理确定、边坡变形监测与失稳治理等工作提供了依据。

井工开采对露井联采边坡稳定影响的塑性极限分析

针对目前对露井联采边坡稳定研究方法的局限性和不足,首先根据露井联采边坡稳定的特征,基于塑性力学上限定理的边坡稳定极限分析方法,建立了井工长壁开采沉陷岩体的机动位移场,对沉陷岩体利用塑性极限分析方法建立功能方程。其次,利用该方法对安太堡南侧排土场下井工开采导致地表沉陷岩体进行了研究,分析了井工开采产生的沉陷对周围岩体特别是边坡岩体沉陷稳定和边坡稳定的影响,提出了露井联采边界参数应以井工开采工作面与边坡台阶的垂直安全距离为依据确定,其井工矿工作面开切眼位置应以Y=74160(与露天矿边坡水平距离为231 m)为界布置,才能保证其安全高度在105 m以上,实现安太堡南帮在露井联采下的安全稳定。

露井联采条件下采动边坡的变形机理研究

通过对露井联采下采动边坡的分析,建立采动边坡梁模型,根据梁的受力及变形,得出梁变形产生拱的范围,即影响边坡范围;利用顶板破断后形成的沉陷范围,给出了采动边坡稳定系数计算方法,并得到最安全采深,结合安家岭露井联采的实践及边坡位移监测,得出902工作面采动下边坡稳定系数为1.38,最大安全采深为309m。研究结果表明,露井联采条件下采动边坡变形是由于顶板变形引起的岩层倾角变化引起的,可为露井联采采动边坡稳定治理提供理论依据。

基于RFPA-SRM的露井联采边坡稳定性研究

文章结合平庄西露天矿工程实际,基于强度折减法,应用RFPA-SRM分别模拟了单一露天开采条件下和露井联采条件下边坡岩体的变形破坏过程,计算了2种条件下边坡的稳定性。通过对模拟结果进行分析研究表明:相对于单一露天开采来说,露井联采时边坡大范围岩体的剪应力升高,变形加剧,内部产生新的裂隙,和原有裂隙相互连通致使岩体强度显著弱化,边坡稳定性下降;应力环境的改变是露井联采边坡稳定性下降的根本原因。

露井联采下岩体变形规律

在研究露天开采浅部煤层时,为了研究深部煤层进行井工开采情况下岩体的变形规律,建立了露天与井工开采岩体移动模型,对露井联合开采条件下岩层变形、破坏过程进行理论描述并求解;应用数值模拟的方法研究露井联采条件下露天矿与井工矿相互影响时的岩层活动规律,同时考虑露天矿排土场大面积、高载荷、高强度排弃等特点,研究在井工开采影响下的变形特点等;并选取典型矿区,对露井联采条件下的岩层、矿坑边坡或排土场演化过程和变形发展趋势进行评价并对灾害进行预报;为排土场边坡、矿坑边坡稳定性分析与评价及露井联采条件下的开采寻找合理的方案,为预测和防治灾害发生提供理论依据。

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。

露井联采条件下黄土基底排土场变形演化规律

为了解决井采影响下黄土基底排土场边坡的治理问题,采用理论研究与现场课题相结合的方法,对露井联采条件下黄土基底排土场变形演化规律进行了研究与探讨。结合多个矿区开采历史,根据开采煤层赋存情况以及井工矿、露天矿矿坑与排土场的空间形态,将露井联采分为两种类型;通过对露井联采条件下黄土基底排土场边坡变形破坏机理的研究并结合现场实际总结了露井联采条件下黄土基底排土场边坡变形破坏的一般规律,为黄土基底排土场下井工开采可行性提供依据。

露井联采下井工开采顺序的优化分析

露井联采模式一般用于开采浅部煤层或矿床,以往的研究主要侧重于对露天开采下边坡的稳定研究,而对涉及井工开采问题的研究重视程度不够。本文从联采对露天边坡破坏特征分析的角度,分析不同井工开开采部位下边坡的破坏过程,并优化其开采顺序。现场实践证明,本文提出的开采顺序是合理的。

露井联采下边界参数优化的相似模拟研究

通过相似模拟试验,对安太堡露天矿南帮露井联采下边坡的破坏过程进行了研究,同时结合露天边坡破坏的模式以及边坡的沉降变形规律,对安太堡露天矿南帮边界参数进行了优化分析。结果表明,露井联采下的边界参数,即井工开切眼距上部边坡台阶的垂直安全高度,是决定露天边坡稳定的关键因素。4#煤和9#煤复合开采时,9#煤是决定边坡稳定的主要开采煤层。最后提出了4#煤和9#煤复合开采其合理的垂直安全高度应在131m以上,为保证露井联采下边坡的稳定提供了依据。

平庄西露天矿露井联采高陡长大边坡稳定性监测研究

为掌握平庄西露天矿露井联采顶帮边坡的岩移规律与稳定性状态,揭示地下开采对边坡稳定性的影响,基于对典型滑坡位移-时间特征的认识,提出用位移历时曲线与位移加速度历时曲线形态判断边坡稳定性状态,并详细对比分析了布置在井工开采边界以及边坡走向与倾向方向上各监测线的地表位移监测数据。结果表明,平庄西露天矿顶帮现状边坡整体处于稳定状态,II区凸边坡为相对不稳定区域;边坡岩移规律及稳定性主要受断层、弱层、边坡平面形态、地下开采及其引起的断层活化等因素综合控制;地下开采对边坡稳定性影响范围的边界大约在边坡表面出露标高+572m。

高原高寒露井联合矿区生态地质环境综合治理模式

矿产资源开发所造成的环境污染与生态破坏是矿区生态环境退化的主要影响因素。干旱、寒冷、土壤贫瘠的高海拔地区,煤炭开采诱发的高寒草甸破坏、冻土层退化、生物多样性锐减等问题更加突出。在工程地质勘查和生态环境现状调查的基础上,对2003年以来青海木里煤田的生态地质环境问题及其演化规律进行了比较全面的梳理和分析,结果表明:长期大规模的煤炭开采导致矿区生态系统急剧退化、生态服务功能显著降低、地形地貌遭到破坏、生态地质环境风险不断增加,生态环境亟待整治修复,然而高寒缺氧、表土匮乏、复绿植物自我更新困难等不利因素是生态修复工程必须面对的难题。针对以上破坏问题和治理技术难题,以江仓一号井高原高寒露井联合矿区生态地质环境综合治理工程为背景,遵循"山水林田湖草是一个生命共同体"理念,坚持"节约优先、保护优先、自然恢复为主"的方针,以"技术可靠、经济合理、依法依规"为出发点,充分借鉴已有经验,按照"因地制宜、分区管控、消除隐患、贴近自然"的生态地质环境综合治理思路,针对性的提出了基于"渣山削坡整形+采坑回填缓坡+井巷工程保护+岩壁坡面整治+微地形地貌重塑+土壤重构与植被复绿"的采坑、渣山一体化治理模式,构建了基于"地质灾害防控+生态环境修复"理论的高原高寒矿区生态地质环境综合治理关键技术体系。采用基于"最大限度揭露原位土、优先利用剥离土、适当配以人工土"的地形地貌重塑技术和"腐熟羊板粪基础增容—商品有机肥优化提升"为核心的快速土壤改良重构技术,解决了复绿表土缺乏的问题;采用"削坡减重"和"回填压脚"相结合的边坡稳定控制技术,解决了冻融高陡复合边坡易发生变形失稳的问题;采用井上"分区施工-双向回填-缓坡推覆"和井下"锚杆-注浆加强支护"相结合的回填施工工艺与巷道保护技术,解决了浅埋巷道工程易受采坑回填扰动破坏的问题。

平朔矿区露井联采边坡岩体采动损伤规律研究

露天和井工开采导致边坡岩体应力场发生改变,进而节理扩展,损伤增加,强度降低。根据Kawarnoto损伤张量概念、等效应变原理及断裂力学理论,对安太堡煤矿露井联采条件下的节理岩体损伤演化进行了模拟,得到了边坡岩体在露采与井采时的损伤张量分布。露天开采后损伤度峰值达到0.590,采动影响范围约30m;井工开采对边坡面附近岩体影响较小,损伤几乎没有增加,采空区上部岩体损伤度峰值达0.5-0.8。

露井联采边坡稳定性影响因素分析

针对露井联采矿井边坡稳定性差且影响因素多的实际情况,以国内某露天煤矿为工程背景,应用极限平衡和数值计算方法,首先将单一露天开采的边坡与露井联采边坡的稳定性进行对比研究,并对露井联采分为先露天后地下开采和露天与地下同时开采进行具体分析。研究表明,采空区的存在会降低边坡的稳定性,同时采空区最终的回采边界线的位置对整个边坡稳定性与资源采出率的影响是至关重要的。