基于Slide的某露天矿边坡整治及其稳定分析
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机|械|工|程—科教导刊(电子版)·2019年第06期/2月(下)—284露天开采边坡稳定性分析及滑坡防治措施张浩洋(承德市五洲地质测绘有限公司河北·承德067000)摘要露天开采边坡工程和其他工程相比,其具有一定的特殊性,本文首先分析了露天矿边坡的特点、破坏形式以及影响边坡稳定的因素,对边坡稳定性进行了分析,最后提出几点安全防治措施。
关键词边坡稳定性露天矿边坡特点、破坏形式防治措施中图分类号:TU45文献标识码:A 0引言露天开采边坡安全问题是现在矿山面临的主要问题之一,边坡的岩土物质性质、设计参数、生产工艺、生产技术、露天矿周边环境以及管理员管理等因素,随着社会经济水平的不断提高,露天矿山的开采规模也越来越大,开采深度也在不断增加,然后会形成凹陷采场或深凹采场,这就造成了边坡的又高又陡,会很容易造成滑坡事故,所以要及时采取相关措施避免该类事故的发生。
1露天矿边坡的特点、破坏形式以及影响边坡稳定的因素1.1露天矿边坡的特点露天矿山开采过程决定了边坡的工程地质条件,随着露天矿山的不断开采,边坡也总是处于动态变化的过程,在开采过程中,各种工作平台、出入坑线以及堑沟等复杂的结构群体会使边坡工程系统更加复杂,而边坡稳定性只在矿山服务年限内有要求,可以允许岩体有一定程度的破坏和变形。
1.2露天矿边坡破坏的形式露天矿边坡破坏形式主要受工程地质条件来控制,根据破坏机理的划分,露天矿边坡破坏的主要形式有四种:平面破坏、楔体破坏、圆弧形破坏。
平面破坏主要指某一主要结构面发生的直线型滑动。
楔体破坏指在边坡岩体中有两组或两组以上的结构面和边坡相交,然后在岩体相互交切处呈现楔形体发生的破坏。
圆弧形破坏主要指边坡在破坏时呈现出圆弧状的下滑破坏。
1.3影响露天矿边坡稳定性的因素影响露天矿边坡稳定性的主要因素有内在因素和外在因素,内在因素主要指组成边坡岩土的性质、地质构造、岩体风化、岩体结构、岩体初始应力以及边坡的坡度等;外在因素主要指外界水的影响、工程载荷条件、震动以及人为因素等。
露天煤矿含断层顺倾边坡渗流与稳定性分析一、研究背景和意义随着全球经济的快速发展,能源需求不断增长,煤炭作为主要能源来源之一,其在能源结构中的地位日益重要。
煤炭开采过程中产生的环境问题也日益凸显,其中露天煤矿的开采对生态环境造成的影响尤为严重。
露天煤矿作为一种非传统的采矿方式,其开采过程中的边坡稳定性问题尤为关键。
由于地质条件的变化和开采条件的限制,露天煤矿含断层顺倾边坡的渗流与稳定性问题越来越受到关注。
露天煤矿顺倾边坡的渗流与稳定性问题涉及到地质、工程、环境等多个领域,对于保障矿山安全生产、保护生态环境具有重要意义。
顺倾边坡的渗流与稳定性问题直接影响到矿山的生产效率和经济效益。
边坡失稳可能导致矿井生产中断,甚至引发严重的安全事故,给企业带来巨大的经济损失。
顺倾边坡的渗流与稳定性问题对周边生态环境产生影响,边坡失稳可能导致土壤侵蚀、水土流失等环境问题,破坏生态平衡,影响人民生活质量。
研究露天煤矿含断层顺倾边坡的渗流与稳定性问题,对于提高矿山安全生产水平、促进绿色发展具有重要的理论和实践价值。
1.1 研究背景随着煤炭资源的日益减少,露天煤矿作为一种重要的煤炭开采方式,在我国得到了广泛的应用。
露天煤矿在开采过程中往往伴随着地质条件的复杂性,如断层、顺倾边坡等。
这些地质条件对露天煤矿的稳定性和安全性产生了很大的影响。
研究露天煤矿含断层顺倾边坡渗流与稳定性问题,对于提高露天煤矿的开采效率和降低安全事故发生率具有重要意义。
随着我国经济的快速发展,煤炭需求量持续增长,煤炭开采行业面临着巨大的压力。
为了满足能源需求,我国不断加大对煤炭开采的投入,露天煤矿作为一种重要的煤炭开采方式得到了广泛应用。
露天煤矿在开采过程中往往伴随着地质条件的复杂性,如断层、顺倾边坡等。
这些地质条件对露天煤矿的稳定性和安全性产生了很大的影响。
研究露天煤矿含断层顺倾边坡渗流与稳定性问题,对于提高露天煤矿的开采效率和降低安全事故发生率具有重要意义。
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。
探讨露天矿边坡稳定性的研究随着我国大规模开展采矿业务,露天矿的建设不断增多。
而露天矿的边坡稳定性一直是研究的热点,在矿山工程中起到至关重要的作用。
本文将提出一些关于露天矿边坡稳定性研究的见解。
1. 边坡稳定性的重要性露天矿边坡稳定性是采煤过程中非常关键的一项指标,一旦边坡稳定性出现问题,就有可能引发安全事故,给矿山生产造成严重的影响。
而且,露天矿边坡稳定性的不稳定性,还会给矿山周边环境造成重大危害。
露天矿边坡稳定性研究,存在着一些难点。
首先,露天矿边坡的变形和破裂机理较为复杂,很难用传统的工程力学方法来研究。
其次,露天矿边坡的设计和施工比传统矿山复杂得多,在边坡的施工过程中也存在很多难点,如土方开挖、支护和施工质量的控制等。
为了研究露天矿边坡稳定性,我们可以采用多种方法来进行。
其中,数值模拟方法是目前常用的一种方法。
利用数值模拟,可以对露天矿边坡的变形和破坏进行预测,为边坡的设计和施工提供科学依据。
此外,实测方法也是一种不可缺少的手段。
通过现场的地质勘察和边坡监测,可以了解边坡的实际情况,并对模拟计算进行评估和校正。
在露天矿边坡稳定性研究中,需要重视其实际应用。
研究成果应该与矿山生产实际结合,为矿山的安全生产和经济效益提供支持。
比如,在边坡设计和施工中,应该充分考虑研究成果,合理设置边坡的坡度和高度,正确选用支护材料和施工方法,并优化边坡结构。
总之,露天矿边坡稳定性的研究是一个复杂而又重要的课题。
通过综合应用多种方法,不断加强科学研究,可以提高露天矿边坡的稳定性,保障矿山的安全生产。
露天煤矿边坡稳定分析及防治摘要:我国人口众多,煤炭资源需求量大,煤炭开采的重要性不言而喻,做好煤炭开采工作可以有效的满足各个行业对煤炭的需求。
但是煤矿开采本身就属于高危行业,容易受到地质环境、开采技术等多种因素的影响和干扰,对于露天煤矿来说,相较于井下开采的难度低一些,资源可以得到充分有效利用,大型机械施工得以高效便捷的应用,产量大,劳动生产率高,成本比较低。
但是在实际的开采环节,边坡的稳定性容易受到影响和干扰,为了更好的解决该问题,文章尝试针对边坡稳定性问题进行论述。
关键词:露天煤矿;边坡稳定性分析;防治措施引言在开采工作的持续推进中,形成了高大的排土场和深大的露天矿坑。
边坡治理是一项非常复杂的工作,所涉及到的内容众多,在任何环节存在失误或者是不足,都将会对最终的边坡稳定效果产生干扰和影响。
针对露天煤矿边坡稳定性问题,必须要采取针对性措施予以治理,了解导致边坡不稳定的原因所在,然后有效解决相关领域问题,提高边坡的稳定性和可靠性,保证煤矿开采的安全性,减少各类开采事故发生率。
1煤炭保供基地露天煤矿资源分布为强化能源安全保供基础设施建设,推动能源基础设施高质量发展,2022年9月,国家能源局提出建设山西、蒙西、蒙东、新疆、陕北五大煤炭供应保障基地,夯实煤炭煤电兜底保障基础。
全国五大煤炭供应保障基地均有露天煤矿资源分布,分别位于晋北地区、神东地区、蒙东地区、新疆地区,是我国露天煤炭资源集中的区域。
此外,云贵和陕北地区也有一定的适合露天开采的煤炭资源。
2边坡稳定性分析2.1评价方法选择极限平衡法原理是先认定边坡中存有潜在的滑面,然后对滑面上的滑体进行有效条分,最后生成相互作用的若干条块,进行稳定系数的分析。
在若干条块处理中,一般要进行三步:①对单个条块进行静力平衡方程建设。
②结合条块之间的作用关系、条块的静力平衡方程,实现宏观滑体的静力平衡方程建设。
③结合滑面上的抗剪力、剪切力的比值,将其视为潜在滑体的稳定系数。
露天矿现开采阶段高边坡稳定性分析及治理摘要:近年来,我国的露天矿开采不断增加,在露天矿开采的过程中,高边坡的稳定性分析与治理是非常重要的一项内容。
露天煤矿在开采过程中要实现安全、高效、高产并非易事,影响最大的因素就是边坡。
边坡的稳定性高,地质灾害的发生率就比较低,对于生态环境的影响就越小,煤矿开采的安全性也就越高。
本文就露天矿现开采阶段高边坡稳定性分析及治理进行研究,以供参考。
关键词:露天矿;现开采阶段;高边坡;稳定性分析引言露天矿开采边坡越来越陡、爆破规模不断扩大,给露天矿高边坡的稳定性带来不利影响,而威胁露天矿山安全生产的主要风险因素就是边坡失稳。
在多年的生产过程中,露天矿边坡失稳的可能性不断增加,本着消除边坡安全隐患的目的,需要全面客观地分析露天矿高边坡的稳定性,精准预测潜在边坡失稳滑移区域和过程。
主动应对安全隐患,及时改变开采作业计划,采取有效的治理措施,防患于未然。
因此,从经济性和安全性的角度来看,研究露天矿现开采阶段高边坡的稳定性非常必要。
1边坡稳定性分析方法的发展人类对边坡稳定的研究历时长达一百多年,自20世纪20年代,就有学者对边坡土体的稳定性进行研究,主要是借助古典土力学理论知识来计算土体的稳定情况;但在20世纪50年代以前,仍然没有形成完整的用于分析边坡稳定性的方法,到了50年代时,人们侧重于使用地质历史分析来对边坡的稳定性情况进行描述,60年代初,有关岩体边坡的稳定性研究逐渐拉开了序幕,并在分析过程中考虑到时效过程,计算机技术在70年代迅速发展,并被引用到有关边坡的稳定状况研究领域,从而使该领域的相关研究有了很大的进展。
紧接着,边坡稳定性分析于20世纪80年代进入到数值模拟阶段,90年代时,又进入了边坡工程学阶段。
随着各专家学者的不断研究,新的理论和方法也逐渐被引进到边坡稳定性的研究领域中,90年代以后,在该领域的研究从未间断,并且迅猛发展,运用到的各种力学、数学等理论也日趋成熟。
露天煤矿边坡稳定性分析与评价报告露天煤矿是一种传统的开采方式,由于其开采方式特殊,一些地质条件不利于煤炭开采的地方,采矿的技术水平得不到充分的保证,常常出现煤炭开采的边坡稳定性问题,对采煤的安全带来很大威胁。
因此,对露天煤矿边坡稳定性进行分析和评价非常重要。
一、露天煤矿边坡稳定性的影响因素1、地质条件。
地质条件是影响煤矿边坡稳定性的关键因素,地质构造和地层组合对边坡稳定性产生直接影响。
2、地下水位。
地下水位变化会引起边坡的变形和破坏。
3、荷载。
荷载是导致煤矿边坡失稳的主要因素。
二、露天煤矿边坡稳定性的评价方法1、数值模拟方法。
采用数值模拟方法可以分析较为真实的地质条件,并定量地评估边坡的稳定性。
2、实地观测法。
实地观测法就是利用仪器观测边坡变形的方式来评价其稳定性。
3、模拟实验法。
通过对不同条件的模拟实验来探究边坡的稳定性。
三、露天煤矿边坡稳定性的分析方法1、基本的分析方法。
要对煤矿边坡稳定性进行分析,可以采用物理模型、理论分析的方法。
2、实验分析法。
通常需要在露天煤矿附近建立实验场地,打缩模泥样、边坡模型进行研究,以确定边坡破坏机理,进一步加深对其稳定性的了解。
3、监测分析法。
对边坡的变形膨胀与位移进行全面的监测,同时利用分析软件对数据进行分析,以评估其稳定性。
四、露天煤矿边坡稳定性评价报告的编写1、报告的开头应清晰地说明评估的目的和重要性。
2、交代评估的范围,定义研究的地质条件,分析影响因素以及边坡稳定性。
3、利用可靠的分析方法和实验数据,对边坡的稳定性进行评估。
4、分析结果应具体表述,包括各个影响因素的评估、边坡等级和安全系数等。
5、总结评估结果,提出可行的建议和对策,如加强支撑、降低坡度等。
综上所述,对露天煤矿边坡稳定性进行分析和评价是非常必要的,它对于保障煤炭开采安全具有重要作用。
我们应该采取有效的措施来维护煤矿边坡稳定性,以防止煤矿事故的发生。
露天煤矿边坡稳定分析及防治摘要:露天煤矿边坡防治措施在煤矿开采当中应用非常广泛,能够有效发挥对外界不良冲击影响因素的抵挡防护。
而由于露天煤矿边坡环境较复杂,限制性因素较多,在实际应用露天煤矿边坡防治措施期间,需要合理规划开采方案,对露天煤矿边坡防治各项环节质量进行有效把控。
因此,本文通过对露天煤矿边坡稳定及防治进行分析具有非常重要的意义,不过为了确保后期边坡仍然具有较高的稳定性,还需要做好边坡变形的监测与预警、加强疏干排水工作、注重边坡巡查与维护和提高岩体强度,避免后期受到多方面因素的干扰,发挥露天煤矿的综合价值。
关键词:露天煤矿;边坡;防治引言在露天煤矿边坡稳定及防治过程中,边坡稳定性对于煤矿安全以及稳定运营都会产生明显的影响。
为了全方位规避各种影响因素对露天煤矿边坡稳定性带来的影响,相关单位针对边坡的修复以及排水工作给予关注,降低地下水位变化对于边坡带来的影响,最大程度提高露天煤矿边坡自身的稳定性。
1边坡失稳的形态及形式1.1形态一般而言,在露天煤矿开采过程中,岩层的深层边坡的层间抗滑力数值较小,边坡出现的明显破坏特征就是深层滑动问题,在开采过程中如果出现了坡脚开挖和切割的问题,坡脚的支撑力水平会明显下降,这也是顺层滑动出现的关键因素。
边坡岩层的顺层岩层的是以边坡脚部作为核心,如果脚部防护落实不到位,或者是并未及时进行加固处理,深层岩层都有可能会出现边坡滑动现象。
总体看来,岩层顺层的边坡破坏形态可以分为张拉型、滑动型和复合型三种。
实际上,边坡层面是以光滑的岩层面和软弱夹层为主,滑面能够提供滑动性的抗滑力。
张拉型的岩层顺层边坡破坏形态的滑动面较为光滑,其抗滑力是由后部岩层的张拉力提供。
复合型的岩层顺层边坡破坏形态,本质上是后部岩层以及滑动面张拉力影响对抗滑动力产生的一种破坏形态。
从岩层边坡的总体状态看来,最为复杂的是滑动型,张拉型的岩层组成较为简洁。
随着边坡出现了坡脚剪切挤压以及后方破坏崩塌的问题,将会逐渐发展成为复合型的边坡破坏形态。
露天矿边坡稳定分析与控制首先,边坡稳定分析是指通过采样、测试、观测等手段,对边坡的地质结构、岩土力学性质和水文地质条件等进行分析,以确定边坡的稳定性。
岩土力学分析是边坡稳定分析的核心,主要包括以下几个方面:1.边坡的地质结构:通过地质勘探和地质剖面观测,了解边坡的构造、岩层倾向与倾角、岩石性质和岩土界面情况等。
2.岩土力学性质:包括岩石的抗拉强度、抗压强度、抗剪强度等,通过实验室试验和现场测试等方法获取。
3.水文地质条件:包括地下水位的高低、水流的方向和速度,以及地下水对边坡稳定性的影响。
在边坡稳定分析过程中,还可以使用各种分析方法,如数值模拟、极限平衡法、现场观测法等进行综合分析和评估。
在边坡稳定控制方面,主要是采取以下措施:1.加固措施:包括护坡、加水护壁、喷浆加固、预应力锚杆等,通过对边坡进行加固,提高边坡的抗剪强度和抗滑稳定能力。
2.排水措施:通过设置排水系统,将边坡内的地下水排出,减少水对边坡的侵蚀和渗透,提高边坡的稳定性。
3.限制开采:对于边坡稳定性较差的区域,可以通过限制开采范围、缩小采矿块体的规模等方式进行控制,减少对边坡的影响。
4.监测与预警:设置边坡监测系统,通过监测边坡的位移、裂隙、变形等参数,及时预警可能发生的边坡失稳,采取相应的应急措施,确保人员和设备的安全。
总之,露天矿边坡稳定分析与控制是保障露天矿生产安全的关键措施。
通过对边坡的地质结构和岩土力学性质等方面进行分析,制定相应的加固和控制措施,可以保证边坡的稳定性,减少事故发生的风险。
同时,及时的监测和预警系统也是保障边坡稳定的重要手段,可以提前发现边坡变形和失稳的迹象,及时采取应对措施,降低事故风险。
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。
20 /矿业装备 MINING EQUIPMENT露天矿边坡稳定性分析及研究1 工程概况山西某露天矿隶属于山西煤炭运销集团和顺鸿润煤业有限公司,地处太行山中段西侧,属中山侵蚀区,沟谷纵横发育,切割剧烈。
煤矿内基岩大面积裸露,少部分被黄土及冲积物所覆盖,其上冲沟发育。
地势总体为西南高东北低,最高点在煤矿西南角的山顶上,标高1 508 m,最低点在东北角的沟谷中,标高1 410 m,相对高差最大为98 m。
该边坡顶部为第四系中、上更新统粉质粘土、粉土,厚度在0~15 m 之间;下部为厚度大于100 m 的基岩。
现场资料表明,开挖边坡后没有发现拉张裂缝和剪切裂缝,仅在工作平台存在大量爆破形成的基岩松动裂缝。
如图1所示,该段边坡顶长295.4 m,最大高度117.51 m,平均110 m,形态组合上属多台阶边坡,最大台阶数7个。
相较于井工开采而言,露天矿凭借生产规模大、成本低、劳动效率高、煤炭回收利用率高和作业环境良好等优势,日益成为世界上煤炭开采的发展趋势。
但是,随着露天矿不断向深部开采,采场边坡逐渐增高,边坡稳定性的重要性愈加凸显。
边坡的稳定性影响露天矿安全开采和矿区人民生命和财产安全的关键因素,因而边坡稳定性一直是专家和矿山科技人员关注的焦点问题。
本文以山西某露天矿三采区西侧边坡为工程背景,对露天矿边坡稳定性的影响因素进行分析,并结合该边坡实际地质条件利用FLAC 3D 数值软件进行模拟研究,以期为三采区西侧边坡失稳监测和防治提供了依据。
□ 杨立功 山西煤炭运销集团和顺鸿润煤业有限公司 山西晋中 032700(2)在地表水渗透和地下水活动影响下,边坡表层裂隙和内部岩土层裂隙进一步发育,降低了边坡岩土层结构的完整性,在重力作用下产生滑坡。
(3)边坡岩层完整性被破坏或岩层结构较复杂,且其倾角大于30°时,可能因坡脚破坏而产生滑坡。
(4)人类活动和自然改造影响下,自然边坡的应力平衡状态和岩体结构被破坏,导致边坡内含水和导水裂隙等因边坡变形、位移、开裂而发育和贯通,进而引发滑坡。
露天矿边坡稳定分析与控制一、 露天矿边坡工程特点露天矿边坡是开采矿石后遗留下来的开采边界,从经济开采角度讲,露天矿边坡的角度越大(越陡)开采效益越好,可以少剥离岩石,降低开采成本。
但过大的边坡角必然导致边坡滑坡等破坏的风险增大。
见图11-4所示,露天矿边坡是指由露天采场四周的台阶等构成的倾向采场的岩体。
露天矿边坡分为工作帮边坡和非工作帮边坡。
工作帮边坡是指正在进行采矿或剥岩作业的边坡,如图11-4中的GCD 。
非工作帮边坡是指由露天矿境界台阶(永久台阶)组成的不进行采矿或剥岩作业的边坡,如图11-4中的FG 和BD 两部分。
非工作帮边坡上有许多台阶,这些台阶是采矿作业和维持边坡稳定所必须的。
边坡稳定研究对象是指非工作帮边坡。
随着露天开采的进行,露天矿场必然逐渐延深,最终达到露天矿的设计境界FEAB 。
FEAB 也称露天矿最终境界,FE 和BA 称为露天矿最终边坡,其边坡角称为露天矿最终边坡角,见图11-4中的和。
图11-4 露天矿边坡及构成露天矿边坡即是露天开采的 边界,同时也是露天开采作业的对象,还担负着提供下部矿石、岩石运输的通道作用,因此与其它岩土边坡相比,具有许多自身特点。
(1)露天矿边坡的形成是一动态开挖过程γβ露天矿边坡是随着采矿工程的延深而逐渐形成的。
在露天矿开采初期,由于边坡高度较小,因此边坡问题并不严重,但对有些矿山,由于岩层赋存条件、岩体结构等原因,即使是较小的边坡也会时常发生一些局部破坏。
因此,有些露天矿山自从开采初期就遇到了边坡失稳问题,一直持续在露天开采的整个过程。
(2)边坡工程地质条件的不可选择性露天矿边坡是露天矿场的边界,它的形成只能根据矿体赋存条件、相关的国家矿产需求、相关行业的经济水平、开采的技术条件等进行设计和开挖,尤其是边坡的形成位置不具有可选择性,只能是在开采的矿体周围形成,亦即边坡的工程地质条件、水文地质条件、岩层条件等不具有选择性,无法避开不良的工程地质区域,无法从根本上调整边坡的方位。
基于Slide软件的露天矿边坡稳定性分析作者:陆晓东郑禄璟来源:《电脑知识与技术》2018年第35期摘要:针对贵州某露天矿已失稳边坡,制定出切实可行的综合治理方案,采用Slide软件进行建模、数值模拟,得出失稳边坡修复后边坡的安全系数均大于矿山安全系数界限值F=1.30,边坡稳定状态为稳定,验证了综合治理方案的可行性,确保了矿山安全生产,为其他类似边坡治理提供工程实践及技术参考。
关键词:边坡稳定性;综合治理;数值模拟中图分类号:TP391 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2018)35-0073-031 工程背景我国是一个地质灾害比较严重的国家,根据中华人民共和国国土资源部2017年4月公布的《中国国土资源公报(2016年度)》,共发生地质灾害9710起,造成370人死亡、35人失踪、209人受伤,直接经济损失31.7亿元。
地质灾害发生数量、造成死亡失踪人数和直接经济损失同比分别增长18.1%、41.1%和27.4%。
2012-2016年地质灾害造成的死亡失踪人数和直接经济损失情况见图1。
随着大量的人工高陡边坡越来越多,边坡失稳破坏事故接踵而来 [1],造成大量的人员伤亡和财产损失,故边坡的治理工作就显得尤为重要,因此,研究边坡稳定性就成为岩石力学研究的热门课题,具有重大的社会价值和科技价值。
本文以贵州某露天矿边坡滑坡为典型例子,制定了该滑坡的综合治理修复方案,运用Slide软件建立了失稳边坡综合治理修复方案的数值模型并进行了相应的数值模拟,对失稳边坡综合治理修复方案进行验证及评价。
2 工程概况2012年8月8日,贵州某露天矿西部主运矿道路边坡发生旋转剪切型破坏,导致边坡大面积滑坡,滑坡体面积约650m2,体积约5000m3,垂高35m(+560m~+525m)。
此次边坡破坏滑坡导致矿山西部运矿道路中断,矿山生产中止,如图2所示。
滑坡段原边坡台阶高度为20m,安全平台宽8m,台阶坡面角54°。
露天边坡大型滑坡稳定性分析与治理方案摘要:随着建筑工程技术的不断进步,通过边坡工程技术在复杂地形开展建设工程已成为趋势。
然而由于岩土取样随机性、参数分布的不均匀,边坡工程周边的岩土环境无法完全探知,露天边坡在恶劣的自然环境以及周围人类活动将对坡体造成影响,使得坡体极易发生坍塌、滑坡等事故。
关键词:露天边坡;大型滑坡;稳定性;治理方案边坡是露天矿山最主要的结构要素。
由于开采活动贯穿于矿山服务期的始终,露天矿山边坡一直处于被不断开挖的动态变化过程中。
随着矿业的发展和露天开采深度的加大,大型露天矿山边坡的稳定性已成为直接关系到矿山安全生产与发展的重大问题。
露天矿山开采是最完整的工程地质勘探工程,全面、系统、完整地揭露了矿山边坡的工程地质信息,完全有条件开展详细的工程地质现场调查和精细的工程地质描述,完全有可能高精度地建立边坡稳定性评价计算模型、定准物理力学参数取值对象和精细获取边坡稳定性计算参数,实现更高精度的边坡稳定性计算和更加可靠的边坡稳定性评价,更精确地确定边坡设计安全系数,设计最优边坡角。
1露天矿山边坡特点1.1露天矿山边坡的定义露天矿山边坡,又称为露天矿边帮,是露天矿场的主要构成要素之一[1],是指露天矿场四周的倾斜表面,这些边坡是由许多已经结束采掘工作的台阶所构成的总斜坡。
边坡与水平面的夹角称为边坡角,或者是最终边坡角。
依据边坡与矿体的空间相对位置,边坡可以分为上盘边坡、下盘边坡、端部边坡。
1.2露天矿山边坡的特点露天矿山边坡的特点有:①露天矿山边坡较高,走向较长;②露天矿山边坡岩石主要是沉积岩,层理显著,岩石强度较低,并且软弱夹层较多;③露天矿山边坡变形破坏形式主要是滑坡;④露天矿山边坡是开挖工程中形成的边坡,由于长期处于自然环境中,并且没有进行维护设施的建设,使其很容易受到风化作用的影响;⑤露天矿山边坡上由于经常进行设备的运输,并且在开采的过程中会有爆破作业,这就会给边坡的稳定性造成一定的影响;⑥露天边坡是在开采的过程中,由上到下形成的,其上部和下部的结构服务时间不同;⑦露天矿山边坡的不同地段所要求的稳定性程度不同。
基于Slide的某露天矿边坡整治及其稳定分析蒋权【摘要】为评价某露天矿南部边坡的安全性、确定科学合理的露天边坡参数,针对该边坡岩体工程地质特征、边坡布置情况及其破坏模式等,借助Slide二维边坡计算软件,选用瑞典圆弧法和简化Bishop法确定其边坡安全系数,判断边坡稳定性程度.考虑边坡失稳的主要影响因素,并结合该矿矿体赋存及开采条件,提出安全可靠又符合实际的边坡优化及日常管理维护方案.按照优化结果,南部边坡经整治加固后,既保证了安全生产又节省了剥离成本,达到了预期目标.研究表明,采用瑞典圆弧法和简化Bishop法计算得到的稳定性系数较为合理和可靠,对存在圆弧滑裂面的此类边坡有一定的适用性.【期刊名称】《矿业工程研究》【年(卷),期】2017(032)001【总页数】6页(P44-49)【关键词】露天采场;边坡;稳定性分析;安全系数;边坡治理【作者】蒋权【作者单位】中冶长天国际工程有限责任公司,湖南长沙410007【正文语种】中文【中图分类】TD854.6稳定性分析与评价是确定采场要素及参数的最有效方法,也是未来开采过程中加固或监测局部不稳定边坡的重要依据.换言之,边坡稳定性研究的主要目的就是为确定经济、合理的最终边坡角等台阶构成参数.如果边坡角过缓,能确保开采期间的边坡稳定,但要耗费大量的废石剥离费用.反之,虽可降低前期废石剥离及运输的费用,但后期边坡维护加固的费用必然增加.由此可见,边坡研究是一个复杂的系统工程,涉及到安全与成本、投资与效益等多因素的综合权衡[1].综观国内外研究文献,科学工作者主要从边坡失稳机理(边坡破坏模式)、边坡计算模型、边坡破坏/失稳的概率统计及安全可靠度分析等展开基础理论研究,并结合边坡监测手段,针对工程实际提出可靠的边坡加固方案.如杜俊[2]结合工程岩体稳定性分析、边坡动力演化试验和数值分析方法对尖山磷矿层状边坡开挖的变形破坏机理与失稳模式开展深入研究,并提出相应的边坡稳定性控制对策.随着科技的进步,对边坡破坏/失稳形成致因考虑更为全面,除考虑边坡本身上覆岩体开挖的影响外,还考虑地下水、地震、周围其他采矿活动(如露天转地下)的相互影响等,对完善边坡研究的理论体系及丰富工程实践经验具有重要的指导意义.如房智恒[3]等人引入单元安全度概念,从整体和局部分析了弧状高陡边坡失稳情况,弥补了单纯采用有限差分强度折减法对边坡整体稳定做出评判,而忽视了局部失稳的可能性. 然而,由于具体工程条件的限制,影响边坡稳定的因素各不相同,对边坡研究方法的选取要兼顾科学与实用的原则.本文针对具体工程项目的边坡岩体工程地质特征、边坡布置情况及其破坏模式等,借助Slide二维边坡计算软件[4],选用瑞典圆弧法和简化Bishop法[5-7]确定其边坡安全系数,判断边坡稳定性程度,通过剖析边坡失稳的主要影响因素,并结合该矿床赋存及开采条件,提出安全可靠又符合实际的边坡优化及日常管理维护方案.某露天矿南部边坡大部分地段为土质边坡,仅西南端出露有岩质边坡(顺层边坡).组成边坡岩土体主要为人工填土、第四系残积土及全风化-强风化砂岩夹菱铁矿和褐铁矿(岩层产状为110°∠25°),稳定性为一般-较差.露天采场南部边坡已形成5个台阶,台阶坡面角52°~65°,总体走向为北东-南西,台阶高度为12 m,总高度超过60m,东北端已局部滑坡(见图1),台阶坡面因雨水冲刷均已发生不同规模的崩塌,局部坡段存在历史遗留的采空区及地面塌陷区.边坡分布在出入沟东侧,坡脚规划有一条运岩道路,如果边坡出现失稳,将会对该矿安全生成造成极大的危害.该边坡高度超过60 m,坡度陡,局部地段已发生滑坡.根据勘察场地地质环境条件,结合边坡特点及有关规范,将本边坡工程安全等级划分为Ⅱ级.为了便于技术合理、安全经济地完成初步设计、施工设计,以便安全高效地露天开采,矿方特委托我院及长沙矿山研究院开展露采边坡稳定性及最终边坡角研究.我院作为设计单位参与其中,主要工作内容涵盖2个方面:(1)根据长沙矿山研究院编制的露天边坡结构参数优化研究报告中提出的合理边坡角调整边坡设计参数;(2)针对调整的边坡典型剖面采用极限平衡法进行边坡安全系数的计算,检验调整边坡的稳定性,对存在潜在滑动面的边坡进一步提出治理措施,使其边坡安全系数满足规范要求,最终确定出技术合理、经济可行的最终边坡角等台阶参数.2.1 计算剖面与参数选取露天矿边坡稳定性受到诸多因素的影响,包括工程地质、水文地质条件,岩体结构和构造,断层、节理的发育情况及其空间组合,边坡所处的应力环境条件等,只有掌握准确而丰富的地质及应力环境基础资料,才能保证边坡稳定性分析结果的可靠性.这些资料必须通过现场工程地质钻孔取芯及现场取样,并开展系统的室内岩石力学参数测试及必要的折减修正后方可获得[8].本次边坡分析以长沙矿山研究院提供的露天边坡结构参数优化研究报告中的力学参数为依据,选取的岩体介质力学参数如表1所示.结合相关资料,对该露天矿南部边坡7处剖面进行稳定性分析计算,分别为1#,2#,3#,4#,5#,7#,9#,具体位置如图2所示.2.2 边坡稳定性判据根据GB51016-2014《非煤露天矿边坡工程技术规范》,不同荷载组合下总体边坡的设计安全系数如下表2.经分析,该露天矿南部边坡的危害等级确定为II级,边坡高度小于300 m,安全等级定为II级.因此,本项目按表2中安全等级II选取安全系数.2.3 边坡现状研究与评价某露天矿南部边坡为碎裂岩体和散体介质边坡,结合现场局部滑坡体形态,判定其破坏模式主要为圆弧形破坏,故本研究采用瑞典圆弧法和简化Bishop法,按3种不同荷载组合(荷载组合I为自重+地下水、荷载组合II为自重+地下水+爆破振动力、荷载组合III为自重+地下水+地震力)进行边坡稳定性计算.现场调查及工程勘查表明,边坡岩体中无稳定地下水位,岩体裂隙水均通过井下采空区及巷道排出.爆破震动爆破震动影响系数根据长沙矿山研究院提供的露天边坡结构参数优化研究报告取0.031.地震力根据2001年8月1日实施的中华人民共和国国家标准《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001),该矿区抗震设防烈度为6度区,地震动反应谱特征周期为0.35 s;地震动峰值加速度分区为0.05 g.3种工况下原始边坡稳定性计算结果见表3.对比表2可知,原始边坡安全系数均偏小,未达到规范要求的安全标准,产生边坡滑坡事故是必然的.实际生产过程中,边坡3#剖面线附近边坡已发生局部滑坡(见图1),故安监部门要求对该矿南部边坡进行治理以提高其稳定性.2.4 边坡整治及其稳定性验算为解决原始边坡存在的稳定性问题,设计主要采用削坡减载的方法对边坡进行整治[9].本次治理方案分2步骤实施,第一步骤即对南部边坡台阶组成进行调整,采用2个台阶为一组,安全平台为6 m,清扫平台为11 m.风化岩石段台阶坡面角为53°,土质边坡台阶坡面角为45°.将边坡角调整到31°~37°.经初次调整后,设计的边坡稳定性良好,基本满足规定的安全系数限值要求,但在靠近2#,3#线附近边坡实施爆破作业时,需采取相应的控制爆破技术等措施,减小爆破对边坡稳定性的影响.经对比可知,剖面5#,7#,9#安全系数有富余,说明此处边坡尚有加陡的潜力.结合现场实际,针对南部边坡5#,7#,9#剖面线附近边坡参数进行二次调整如下:1)保留697 m水平清扫平台,取消位于较为稳定岩石段的673 m水平清扫平台.2)安全平台宽度由6 m调整为5 m,清扫平台由11 m调整为10 m.3)岩石段台阶坡面角保持原有角度,粉质粘土调整为53°,素填土调整为45°.经上述调整后,对其进行了3种工况下的边坡稳定分析.因篇幅有限,本文仅给出符合本项目边坡所处工程地质环境最复杂工况(考虑自重、地下水、爆破振动力)条件下,剖面5#~9#的稳定分析计算结果图,如图3~图5所示.其他有关各剖面设计边坡安全系数的计算结果见表4.由表4可知,5#,7#,9#剖面线附近的边坡坡度适当加大后,其安全系数降低,但仍大于规范规定的安全阈值.经估算,2次调整的结果对比,后者可减少剥离量92 256 m3.显然,设计提出的边坡整治方案,既保证了边坡的稳定性又节省了治理费用,实现了双赢的目标.由稳定性计算结果可知,研究区域的边坡安全系数储备相对有限,故建议矿山在日常边坡维护时采取以下措施:(1)临近边坡控制爆破;(2)修筑地面排水沟,拦截地表水,防止雨水冲刷坡面;(3)在局部岩石风化、结构面发育等稳定性差的地段打锚索或抗滑桩等加固与植被护坡;(4)严禁坡脚超挖;(5)加强边坡巡视与监测.1)通过计算得到原始边坡的稳定性系数,对比GB51016-2014《非煤露天矿边坡工程技术规范》不同荷载组合下总体边坡的设计安全系数,原始边坡安全系数均偏小,未达到规范规定的安全标准.2)采用瑞典圆弧法和简化Bishop法计算得到的稳定性系数较为合理和可靠,对存在圆弧滑裂面的此类边坡有一定的适用性.3)经设计2次修改原始边坡参数后,边坡的稳定性程度提高.初次调整设计边坡后,其安全系数尚可满足稳定要求,但局部边坡需采取保护性开采方案.4)初调后剖面5#,7#,9#安全系数有富余,设计上可对边坡再行加陡.结合现场实际,进行如下调整:(1)保留697 m水平清扫平台,取消位于较为稳定的岩石段673 m水平清扫平台.(2)安全平台宽度由6 m调整为5 m,清扫平台由11 m调整为10 m.(3)岩石段台阶坡面角保持原有角度,粉质粘土调整为53°,素填土调整为45°.调整后的边坡安全系数虽有所降低,但仍在安全范围内,且减少剥离量92 256 m3,经济效益明显改善.【相关文献】[1] Hoek E,Bray J W.岩石边坡工程[M].卢世宗,译.北京:冶金工业出版社,1983.[2] 杜俊.尖山磷矿层状边坡变形失稳模式研究[D].昆明:昆明理工大学,2014.[3] 房智恒,王李管,蒋权,等.高陡边坡整体与局部失稳的强度折减及安全度判别分析[J].重庆大学学报,2015,38(6):8-14.[4] 倪彬,张伟,刘晓明.基于Slide的露天釆场边坡稳定性分析[J].中国矿山工程,2013,42(6):28-31.[5] 彭振斌,李俊,彭文祥.基于Bishop条分法的边坡可靠度应用研究[J].中南大学学报(自然科学版),2010,41(2):668-672.[6] 高玉峰,范昭平,吴勇信.基于Bishop条分法的多点多向地震动作用下边坡稳定性分析[J].防灾减灾工程学报,2010,30(2):117-122.[7] 曾维国,车兆学,李旭,等.基于Bishop法的露天矿边坡稳定分析与实现[J].采矿与安全工程学报,2012,29(2):265-288.[8] 杨泽.云南某露天矿东采区边坡岩体力学参数取值研究[D].昆明:昆明理工大学,2010.[9] 王恭先.滑坡防治方案的选择与优化[J].岩石力学与工程学报,2006,25(B2):3867-3873.。