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露天矿边坡稳定总结

露天矿边坡稳定总结
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4、计算结果

度不同坡角θ=42-49°,冲水条件

粘聚力C=500-1000KPa ,计算结果见表5-1 结论:边坡尚可适当加陡 5.4圆弧画面计算方法 引言:适用围 1、匀质土坡

2、露天矿的排土场

3、结构面与边坡面相反倾向的岩体边坡 一、纯粘性土(φ=0)

假设条件 1、滑体围绕一定轴心成钢体转动 2、画面通过坡脚或坡脚以下

力矩平衡条件分析边坡稳定性:

计算的圆弧是无数的

应从中确定出最危险滑面 Fs 最小者为最危险滑面

第一步:先假设一弧,通过坡脚,轴心为O 第二步:分析作用力 作用在圆弧上的力包括 1、滑体重力W

2、沿弧面的粘聚力C

3、弧面上滑体所受的反力

第三步:建立极限平衡方程:

抗滑力矩=

滑动力矩

抗滑力矩 其中:

抗滑力矩

抗滑力矩

滑动力矩 a 为整个滑体,重心与转轴的力臂长VABDF ,计算时分为VABD ,

求各自力矩:

1

2)4

321(l l -=Wa R

l Fs C =

下滑力矩抗滑力矩=

β

ω222

sin sin 42H CW R l C =Wa =R l C =WR l 2=22CWR =βsin H AD =βsin 221H AD AE ==22CWR =ω

222

sin sin 42H CW =Wa

=)(AOD AODF AEDF V V V -)tan 31

tan 61tan 21)(tan 1tan 1(23αββαβγ+--=H M ABD ωsin R AE =ω

βωβωsin sin 2sin 1sin 2sin H

H AE R ===

又:

平衡方程:抗滑力矩=滑动力矩:

表达式,粘聚力值因圆弧的几何参数(W ,R )而定。 解:C 极大值,可确定最危险滑弧面

即对β求导并求极大值得:

联立5-18,5-19两式子,用数值解法绘制成图5-12;

从图5-12可求得不同坡角α之下的ω,β;而α,ω,β三个值代入5-17式,可求H ,也可将5-17式绘制成图,直接可取用数值:

βωγsin sin 32

3R M AODF =ωβωγ2

3cos sin sin 32R M AOD =βωsin sin 2H

R =)cos 1(sin sin 1222

23ωβ

ωγ-=-H M M AOD AODF β

γ23

sin 12H

M M AOD AODF =-)6

1tan

31tan tan 21tan tan 21tan tan 21(sin sin 442

2

2

+-

+-=α

βααωβωωβωγH C ),,(4

βωαγf H C =0=??β

f ωωαωαωωωωωαωωωωωωαωβtan )tan tan 3

1

tan 3tan 21)(sin cos 2(sin tan tan )sin 2(sin )tan (tan tan --+---+=co )6

1tan 31tan tan 21tan tan 21tan tan 21(sin sin 442

22+-+-=αβααωβωωβωγH C ),,(4βωαγf H C =),,(14βωαγf C H =

α=90度,极限坡高

二、兼有

C 和φ时的条分法 将滑体划分为垂直分条

1、滑动力矩Md 为各分条的重力Wi 与重力线对圆心取矩Xi 的乘积之和即

βi 为分条底滑面倾角

2、抗滑力矩Mr 为各分条在滑面上所能提供的最大抗剪力Si 与滑弧半径的乘积之和

3、滑体的稳定系数Fs

第六章 滑坡防治

引言:防治滑坡工作特点

1、提高边帮角,减小剥采比,获较大的经济效益。

2、允许有一定的边坡破坏概率。

3、实践证明,加大边坡角有最优区间,并非边帮角越大越好,应考虑综合效率(如运输费用)。

4、在生产过程中特别注意边坡岩体动态监测,工程地质和水文地质调查以及稳定分析工作,如发现滑坡征兆,及时防治滑坡,以免造成损失。 6.1滑坡防治方法类型及程序 一、滑坡防治方法类型 方法:

1、削坡,压坡脚;削坡降低下滑力,提高Fs ,压坡脚阻止滑体下滑,排即为例证。

2、增大或维持边坡岩体强度

3、人工建造支挡物(人工加固) 二、滑坡防治工作的一般程序

1、进行有关滑坡原因的工程地质、水文地质的勘探工作

2、截集并排出流入滑坡区的地表水

3、疏干滑坡区域附近的地下水,或降低地下水位

4、削坡减载,反压坡脚或清除滑体,爆破减震等

5、采用人工支挡物或其他预防措施 6.2大型预应力锚杆(索) 一、概述

1、采用大型预应力锚杆(索),增大帮坡角10-15度

958

.0490γ

C

H =∑

=i i d X W M i i R X βsin =∑=R S M i r ∑

+=?tan i i N Cl R i i i W N βcos =∑∑

+=i

i i i i W R W Cl R Fs β?βsin )

tan cos (∑

+=

i i i i i W W Cl Fs β?βsin )

tan cos (

2、安装深度可达80m

3、预应力可达到几百吨

4、锚杆加固系统结构(如图6-3)

锚头锚杆水平横梁锚固段金属网

二、锚杆(索)加固边坡的工作原理

1、固结锚固段(或越过滑面),利用分隔圈使钢筋混凝土固结牢固

2、施加预应力

3、拧紧锚头,形成锚杆(索)为中心的密合整体

4、在若干锚杆(索)的联合作用下,形成一个均匀的压密带,提高岩体强度

5、滑面处增加摩擦力,提高边坡岩体的稳定性

6、未压密的部分岩体,由水平横梁,金属网支护,防止金属网锈蚀,用沥青或水泥浆护

7、锚杆疏密程度的形成连续压密带即可(窄压密带)

6-4疏干排水

引言:水对边坡影响

使边坡岩体强度降低

动水压力

静水压力

因此防排水工作非常重要

一、地表排水

1、采场周边设截水沟堤坝

2、裂隙填堵

裂隙大时先填透水性好的材料先填堵,

水压力。

二、水平钻孔排水

对降低裂隙和潜在滑面附近的水压很有效

的施工方法:5%坡度的钻孔,孔径50—80mm,

图 6.4.1

水自然流水坡度3‰集水管采场底部积水坑

排除采场外积水池

真空排水费用高一般不采用。图6.4.1

使水渗透压力近似垂直于滑面,

增大了法向压力,

有利于边坡稳定。

三、垂直排水井(疏干井)

水位降低位置:L=1.35H

(一)流程:疏干井水地面沟道地面储水池

书中抽入积水坑是错误的。

(二)注意事项:

1、切忌水自由排放,要考虑汇水面积围和地表水与地下水的水力联系。

2、切忌将水排入采场积水坑然后再抽到地面积水池,增加排水费用。

3、排水沟网及积水池防渗漏工作要做好。

(三)优点:

1、穿孔

2、采装

3、运输

4、排卸

四、地下疏干巷道排水(简述)

费用高,如有旧井巷道利用可行,排土场基底地下盲沟排水。

6-5 控制爆破

1、微差减震爆破;

2、预裂爆破;

3、缓冲爆破

1、预裂爆破是在边坡计划最终边坡线上钻一排倾斜(台阶坡面角)小钻孔、装少量药比主爆孔先起爆50ms 。

2、截断主爆破的冲击波,减少边坡的破坏作用,提高边坡稳定性(光面爆破)。

3、无需超钻,齐发爆破 二、预裂爆破参数 1、孔径和孔距

孔径50—127mm ,孔距是孔径的10—20倍 2、装药量

采用不偶合装药(径向或轴向); 一般不充填; 药量经验法。

6—6 抗滑挡垟 一、概述

1、依靠自力重量抵抗滑坡推力的;

2、对于滑面不深的小型滑坡面用,同时也是防治大型滑坡的综合措施之一;

3、就地取材,施工方便;

4、挡垟设置在推力小的部位;

5、保证滑体不越过垟顶的滑坡,同时不能产生挡垟下部产生新的滑面。 二、抗滑挡垟的设计计算 现以平底挡垟为例,要进行挡垟的抗滑抗倾覆稳定验算:

1、抗滑验算

KC=

当KC ≥1时,挡垟不会因滑坡推动力产生水 平滑动。 二、抗滑挡垟的设计计算

2、挡垟倾覆稳定演算

K0= =

当K0≥1时,挡垟不会因推力作用而倾斜 6—7 改变滑带土岩性质

通过各种措施提高滑带在弱面的土岩强度,即增加土岩的凝聚力C 、摩擦角φ值 一、松动爆破滑面

一)原理:在滑动面附近进行松动爆破,破坏滑面的连续性,使得滑带的土岩φ值提高。 1、土岩经松动爆破后破碎块之间的摩擦角增大。 2、改善滑带附近的水文地质条件,有利于稳定。

(二)实例:海州露天矿爆破东北环滑坡,以松动爆破滑面获得良好防治效果,主要依据: 1、7#弱层φ从19→31゜; 2、透水性条件改善;

3、滑体五个台阶均已到界,台阶上削坡不合理;

0'0

M M X X Y

Y W Z E Z E WZ +Z w

w E E Z

E Y 垟基面基点(支点)转轴

图 6.6.1

Z y

4、滑体已处于缓慢移动阶段,人工加固难以实施,爆破后趋于稳定。

二、注浆法

6—8 矿山工程法

指采用矿山工程措施或制定并执行

正确的剥离、采矿程序维护边坡的稳定性。

1、清帮减重法;

2、减重压坡脚法;

3、改变合理的开拓运输系统;

4、合理安排开采程序;

5、采用汽车运输工艺。

第七章边坡监测

一、引言:

(一)基本概念种类

1、露天矿边坡监测工作:是指用仪器或装置,探测边坡岩体的移动规律或稳定状况,目的是提供边坡稳定性分析用的基础资料、预报滑坡。

2、种类:

a、大面积边坡移动的观测;

b、边坡表面或钻孔局部岩体移动的观测;

c、地音监测。

二、边坡监测特点

1、经常观察巡视边坡,及时发现边坡滑坡迹象;

2、对重要建筑物及早采用监测措施;

3、读数及记录要仔细认真分析;

4、雨季及融冻期应加强观测,认真记录相关数据;

5、长7—1大面积边坡岩体移动观测期性的工作(从设计到露天矿寿命结束)。

7—1大面积边坡岩体移动观测

一、观测原则:

1、是指在边坡上设置观测点,观测线用经纬仪、水准仪、钢尺等测量岩体移动,原则是观察方法、观测精度均应符合测量规程要求。精度1/5000

2、观测点设置要求:观测点上部应有清楚的中心,以保证

精确测量;

3、设置位置应便于观测;

保证桩柱岩体牢固结合,是观测点能真实反映岩

体的移动;

4、观测点与露天矿的三角测量网建立联系,确定基坐标。

二、观测资料的图示

1、滑坡平面图

容:1边坡平面形状;

2滑体围;

3地貌;

4测点;

5标高。

2、滑坡区断面图(如图7—2)

1滑坡前后边坡外形;

2滑动面位置;

3露头; 4测点标高; 5岩层; 6构造。

3、观测点位移—时间关系曲线图

4、观测点移动向量图

三、观测资料分析

一)分析滑动面的形状及位置;(1—5) (二)分析滑坡原因; (三)预报滑坡。

7—2 边坡表面测量岩体移动的装置 一、简易装置

1、裂隙上涂石膏浆或水泥砂浆,观察裂隙发展情况。

2、浅孔埋入钢桩,测量位移。 二、铟钢尺伸长计; 三、铟杆伸长计装置;

四、多点边坡位移自动记录仪; 五、滑动触点装置。

7—3钻孔测量岩体移动的装置

一、钢丝或多点不变拉力钻孔伸长装置; 二、杆式钻孔伸长计装置; 三、倒置摆;

四、钻孔探测滑动面的装置与仪器; 五、钻孔倾斜仪。 7—4 微震监测

岩石在高应力作用下会发生噪音,设备包括地音探测器,放大器,记录器、监听器等部分。分析时应注意穿孔、采掘、运输、爆破等造成的噪音。

第八章 排土场稳定性

引言:

一排土场类型:

(一) 按排土场位置分:1、排土场;2、外排土场。 (二)按开采工艺及排土设备分: 1、铁道运输机械铲排土; 2、铁道运输排土犁排土;

3、汽车运输推土机(前装机)排土;

排土方式:a 、场地排土(露天) b 、边缘式排土(剩余量30—40%) 4、排土机;

5、吊斗铲或机械铲倒堆。 (三)按排土场基底倾斜程度为

1、山坡(排时倾斜<13度以下);

2、水平或近水平基底排土场;

位移(m)日期610图 7.2.1

(四)按排土台阶数目分

1、单台阶 ;

2、多台阶

二、排土场稳定性影响因素 1、排弃物料的物理性质; 2、排土场基底条件; 3、水的影响; 4、排土参数; 5、排土工艺。

三、排土场滑坡危害性

1、影响正常生产人员及设备的安全;

2、毁坏周边建筑物及道路;(排弃高度1.5倍围不准许有任何建筑物)

3、堵塞泄洪渠道;

4、地基发生蠕变。

四、排土场稳定性研究容

1、分析影响排土场稳定性的各种因数

2、确定排土场的合理边坡角等参数;

3、确定排土场的合理高度;

4、排土场变形的防治措施。 8—1排土场变形类型 一、滑动

1、排弃物部滑动(水因素造成的);

2、排弃物沿基底面滑动(山坡排土场易发生)(10%坡势需采取防滑挡垟措施);

3、排土场基底滑动。

二、流动(即泥石流)南方居多 三、沉降

8—2 影响排土场稳定性的因素

一、自然地理、基底岩层埋藏特征; 二、水文地质因素; 三、开采工艺因素;

四、排弃物及基底的物理力学性质。 1、排弃物容重;

2、排弃物的抗剪强度;

3、基底的物理力学性质。 8—3 排土场稳定性分析

一、稳定基底排土场

1、将排土场表面简化为平滑面;

2、在计算的滑动面上确定若干点;

3、根据下式确定个点的正应力和剪应力;

4、将滑动面展成水平直线;

5、根据剪应力强度曲线,确定相应个点正应力的抗剪强度Iyi

6、求稳定系数fs= 二、软弱基底排土场

1、软岩处理掉,在进行排土时最好为硬岩基底;

∑∑ci yi I I

图 8.2.1

2、软岩较厚则可能发生圆弧滑面;

3、分条块进行计算 三、倾斜基底排土场 外排土场(山坡) 排土场(倾角<13度) 分条块试算

四、沿台阶走向有均布外载荷的排土场(列车运输) 五、台阶上有集中载荷的排土场(汽车运输

8—4 排土场滑坡防治

主要措施主要有:

1、不同性质的土岩分别排弃(岩石在下,软岩在上);

2、疏干排水 地表水→堤坝 地下水→盲沟、排水沟

3、排土场基底进行工程处理;

4、设置抗滑建筑物;

5、调整排土工艺及排土场参数 一、土岩按性质分别排弃 1、安排好剥离工程计划;

2、实现不同土岩的合理运输及排弃程序;

3、岩石大块在下,软岩在上;

4、混排。 二、疏干排水

三、基地工程处理 爆破→增加基底f 四、支挡滑体 抗滑桩;

抗滑挡坝、挡垟; 临时爆柱。

图 8.3.3

五、调整排土工艺和排土参数。

A

图 8.3.2

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