露井协调开采边坡稳定性监测

基于露井联采井工开采对露天边坡变形的显著特征及矿压控制原理,分析了边坡的变形机理,建立了边坡稳定性监测的基本方法,通过监测体现露井联采边坡矿压显现指标,包括边坡地表位移,岩体深部变形以及边坡应力,分析了井工开采对边坡稳定性的影响。安家岭二矿的边坡实测表明,井工开采对边坡稳定性影响较大,回采一定距离后,边坡平台出现破断及滑动,具体表现为:边坡地表及深部位移显示+1 379 mm平台处出现裂缝,使裂缝左右岩体分别向不同方向移动,地表位移为91.33 mm,深部位移为88.36 mm,平台出现裂缝前最大积聚应力为828 k N。研究结果为深入研究边坡变形与控制的基础理论提供了依据,为露井联采工程设计提供了明确的理论指导。     

露井联采条件下边坡移动变形规律分析

露井联采过程中,引起边坡复合采动效应,导致露天边坡岩体的滑移机制和变形规律更为复杂。针对此问题,运用开采沉陷、矿山压力与岩层控制、露天矿边坡稳定等理论,分析了近水平浅埋煤层露井联采条件下边坡的移动、变形和破坏规律,在此基础上,总结了露井联采对边坡稳定性影响的关键因素,主要与边坡和采空区的相对空间位置有关。     

露井联采作用下边坡变形破坏机理浅析

通过井工开采对露天矿边坡的诱发变形破坏机制的初步分析,详细论述了露井联合开采条件下的边坡岩体变形规律及特征,井工开采对边坡岩体强度及变形的影响,并对露井联采的变形破坏机制做了进一步的探讨。     

露天与井工联合采动矿山边界距离优化分析

以平朔矿区浅埋特厚近水平煤层露井联采工程实践为背景,采用相似模拟试验和数值模拟分析相结合的研究方法,构建了露井联采模式下的3类工程地质模型和数值计算模型,基于露井联采边坡运输平台的稳定,提出了以运输平台两端点最大沉降差、位移曲线是否收敛和塑性区贯穿程度为判据,进行了露井开采先后顺序以及井工开采方向的对比分析,为减少边坡压煤,优化了露井联采矿山边界参数。     

基于RFPA的露井协采边坡下井工开采方向优化设计

为了研究不同井工开采方向对露井协采边坡的影响规律,根据平朔矿区露井协采实例和岩土体力学参数建立数值计算模型,运用RFPA真实破裂过程模拟软件对平面条件下井工开采方向对露井协采边坡变形破坏机理进行了研究。结果表明,相对于向坡开采,背坡开采对露井协采边坡岩体扰动更加明显;井工开采对露井协采边坡的影响呈现出偏态性,开切眼侧边坡岩体受井采扰动更为严重。     

露井联采下边坡稳定性分析

随着近年来露天开采向地下开采的转移,在井采条件下边坡的稳定性受到越来越多的重视.本文从联采对露天边坡破坏特征分析的角度,论述了露井联合开采条件下的边坡岩体变形规律及特征,井工开采对边坡岩体强度及变形的影响,并对露井联采的变形破坏机制做了进一步的探讨.在探讨的基础上结合实例进行分析,并提出合理的安全措施.     

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。     

露井联采区综放开采采动垂直应力分布规律研究

 为了评价露井联采区特厚煤层综放开采顶煤的冒放性以及为采场围岩控制提供依据,采用FLAC-3D数值模拟方法研究了平朔安家岭2#井工矿B902工作面条件下,露天矿边坡、排土场等因素对露井联采区综放开采采动垂直应力分布的影响。模拟结果表明,露井联采条件下,边坡周边岩体由三向应力状态转为二向应力状态;受边坡及排土场的影响,工作面前方6 m处的垂直应力最大值出现在远离边坡侧,偏离工作面几何中心的距离占工作面面长的5.3%,井工开采区和采空区区域沿工作面倾向剖面上垂直应力呈不对称分布;与工作面远离边坡侧的未开挖区域相比,邻近边坡侧的未开采区煤岩层中的垂直应力值和应力集中影响范围较小。     

露井联采区综放开采采动垂直应力分布规律研究

为了评价露井联采区特厚煤层综放开采顶煤的冒放性以及为采场围岩控制提供依据,采用FLAC3D数值模拟方法研究了平朔安家岭2#井工矿B902工作面条件下,露天矿边坡、排土场等因素对露井联采区综放开采采动垂直应力分布的影响.模拟结果表明,露井联采条件下,边坡周边岩体由三向应力状态转为二向应力状态;受边坡及排土场的影响,工作面前方6m处的垂直应力最大值出现在远离边坡侧,偏离工作面几何中心的距离占工作面面长的5.3%,井工开采区和采空区区域沿工作面倾向剖面上垂直应力呈不对称分布;与工作面远离边坡侧的未开挖区域相比,邻近边坡侧的未开采区煤岩层中的垂直应力值和应力集中影响范围较小.     

露井联合开采条件下矿山边坡运动损害规律研究

露井联合开采时,采动效应会综合叠加,矿山边坡将受到数个应力场作用,复合采动影响下的边坡岩体的滑移机制与变形规律会更加复杂。以安太堡露天矿露井联合开采影响边坡为研究对象,利用数值模拟的方法研究了该露天矿东帮边坡在露井联合开采影响下不同开采进度时,边坡岩体的运动规律、地下开采上覆岩体的损害机制,从而系统地归纳出安太堡露天矿露井联合开采影响边坡可能发生的破坏模式,为采区安全生产提供了科学指导。     

地下采深变化的露天矿残余边坡稳定性分析

为防止露天转地下开采中，露天矿残余边坡突然垮落可能引发安全事故，以孟家铁矿露天转地下开采工程为研究背景，采用FLAC3D数值模拟方法，研究了随着地下开采深度不断增加，露天矿残余边坡围岩的应力场、位移场及塑性区的变化规律，以及覆盖岩层对边坡稳定性的影响。结果表明：①覆盖层散体能够吸收和转移露天矿残余边坡的应力，对能量释放起到缓冲作用，进而起到支撑边坡及围岩的作用；②随着地下开采深度不断增加，始终保持覆盖岩层上平面处于一个稳定的标高，能够有效改善露天矿边坡应力场和塑性区的分布状态，对边坡围岩变形起到一定的抑制和约束作用。     

露天转地下开采诱发高边坡滑移机制研究

露天转地下开采过程中边坡稳定问题是矿山安全生产的关键技术和核心难题之一。以工程实例为基础,应用离散元数值模拟,选取合适的力学参数,运用3DEC、Matlab等软件系统,分析了地下开采对高大边坡稳定性的影响机制、滑移特点和后续变形发展趋势。研究结果表明：受露天与地下开采两者的复合采动作用的影响,滑移变形产生了叠加作用,地表的下沉曲线形成多个大小不同的下沉盆地,导致不同区域边坡岩体变形破坏程度也不同。根据数值模拟结果可知：地下采区的不同开采阶段诱发的移动角大小不同,开采厚度不同,上覆岩体的破坏程度也不同。所以,露天转地下开采中,边坡稳定性主要受到采空区处理方式和开采厚度等多重因素的影响;在边坡稳定性评价时,需要结合具体开采情况进行分析和评价。     

石碌铁矿北一采区露天转地下开采沉陷机理研究

露天转地下开采过程伴随着强烈的岩体移动及变形特征,引发开采沉陷问题,是露天转地下矿山安全管理方面的重点研究内容。以海南石碌铁矿北一采区为研究对象,采用FLAC3D数值模拟方法,建立考虑开采扰动的露天转地下力学分析模型,分析不同开采阶段下采区围岩、边坡岩体及地表岩层的位移、应力分布特征,根据塑性区变化特征和现场地表塌陷现象,揭示露天转地下开采沉陷机理。研究表明：边坡岩体中最大拉应力区主要集中在采场回采区与坡顶区域,并随着开采深度增加持续扩展,这将降低岩体稳定性。开采扰动下北帮、西帮处的边坡整体位移值相对较小,南帮东部、东帮至小英山区域岩体位移值随着开采深度增加而显著增大,尤其在开采-90 m至-105 m时,位移值急剧增加。塑性区主要出现在回采区围岩和东帮上方坡面及其部分坡顶后方区域。回采区围岩的塌陷进一步引起了崩落区和变形区岩体位移,沿塑性区边缘形成采坑裂缝,小英山后方区域拉伸破坏进而形成地表拉伸型裂缝,坡脚沉陷及岩体裂隙发育造成东帮边坡滑坡。整体上看,露天转地下工况下开采沉陷表现出强烈的向坡体临空面方向的水平位移特征。     

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°。     

露天转地下开采边坡变形和应力特性研究

露天矿开采的中晚期阶段,当深部还有可采矿体时,要由露天转为地下开采,在地下矿体的开采过程中,露天边坡的变形破坏特征直接影响地下开采的安全。针对这一问题本文通过三维数值分析,详细分析了地下矿体开采过程中边坡岩体的变形和应力变化。获得以下主要结论:边坡不同标高处的竖向位移变化在-60、-90、-135和-165 m水平的开采过程中,上下盘边坡岩体的变形相对较小,在-210、-255 m水平开采的过程中边坡岩体竖向位移变化较大;地下矿体的开采主要影响上盘边坡岩体,其变形值和变形范围都较下盘岩体大;不同开采水平下,上盘边坡深部岩体随着开采水平的延深,最大主应力的集中程度逐渐增加,影响范围也在加大;而最小主应力在开采水平附近出现明显减小现象。     

杏山铁矿露天转地下开采边坡变形分析

根据结构面与边坡面间的组合关系及地下矿体开采影响程度的不同,将边坡岩体分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ四个区域,并分析了各个分区边坡岩体的稳定性状态。运用FLAC 3D软件,模拟地下-15m水平开采对边坡应力场、位移场的影响,结果表明受地下开采扰动的影响,研究区域位移沉降明显,下部岩体位移方向指向采空区,易出现塌落破坏以充填地下采空区,上部岩体位移方向沿坡面指向采坑底,易出现牵引式滑动破坏。     

内排土压脚回填技术在安家岭露井联采中应用

为治理安家岭矿区露天边坡滑坡及井工矿开采巷道变形,采用FLAC数值模拟,详细分析了内排土压脚回填前后安家岭露天矿边坡及在该边坡下布置的井工矿巷道围岩的应力场及位移场变化规律,并重点分析了不同回填高度对边坡及巷道稳定性的影响。研究结果表明,回填至标高+1358.8m后巷道破坏区不再与前端煤柱破坏区相连通,回填至标高+1393.6m后边坡及巷道围岩的水平位移减少幅度超过60%,煤柱承载力弱化比例明显降低。     

某铜矿地下开采对地表古铜矿遗址的安全影响

由于地下采矿活动将改变围岩物理环境的天然力场,使围岩产生位移和变形。为有效控制由于采矿活动形成的围岩位移,分析可能受到开采影响区域的矿体和围岩的力学性质、岩体地质构造、周边应力状况以及地下水文状况,以某铜矿为例,分别选用上向水平分层胶结充填法、浅孔留矿嗣后充填法对地下采矿工程进行数值模拟分析,研究矿山开采对地表矿渣遗址稳定性的影响。研究表明：采用上向水平分层胶结充填法开采后,矿体围岩稳定性较好,有利于确保矿区地表建构（筑）物稳定。     

平庄矿压煤边坡陡帮开采三维稳定性分析

平庄西露天煤矿设计采用的到界边坡角偏于保守,造成岩石剥离耗费过多,并且坡脚积压大量优质煤层。本文应用MADIS有限元程序,对西露天矿陡帮边坡压煤区不同开挖宽度的变形规律进行了分析,结果显示开挖空间的最大位移随开挖长度的增加呈现出先陡增、接着缓增、最后趋近水平的扁"S"型增长规律,并且存在一个临界开挖宽度,使得该点可以界定为两个变形差异明显的变形阶段。据此建立边坡三维变形体力学与基于刚体极限平衡分析的MSRAMA法边坡稳态分析的关系式,提出陡帮开采下边坡三维稳定性系数计算方法,并得出陡帮开采下边坡三维稳定性随压煤分步开挖宽度的变化规律,优化压煤最佳开挖宽度。在平庄西露天煤矿Ι区坡脚压煤开采时,利用三维变形效应,采取分段开挖,跟进回填,反压护坡等措施,维护了边坡稳定,取得了良好的经济社会效益。     

Prediction of instability of slopes in an opencast mine over old surface and underground workings

Abstract

Jharia coalfield is a chief storehouse of prime coking coal in India. Earlier,many shallow seams were exploited by surface mining but when this method became uneconomical the mine operators resorted to underground method. However, due to various geotechnical problems, it was not possible to fully extract coal by underground method. Opencast mining is now being planned for extraction of coal locked in partially worked coal seam for ensuring maximum recovery. The major problem envisaged in conducting opencast mining insuch areas will be the stability of slope. In this paper, the technique adopted for simulation of 144 10 thick section of rock mass in equivalent material model is outlined. Old shallow surface excavation upto 33.0 m and later on underground workings were simulated in coal seam II/III. The span of the void was 160 m. An opencast excavation was conducted for recovering locked coal. The behaViour of slopes are reported here.