软弱倾斜复合基底排土场边坡失稳机理与控制

针对露天矿软弱倾斜基底排土场边坡变形失稳问题，以蒙东西二露天矿排土场边坡为工程背景，基于刚体极限平衡与三维数值模拟方法，揭示了不同基底倾角条件下排土场边坡稳定性变化规律，分析了软弱倾斜复合基底排土场边坡失稳机理，并讨论了治理措施。研究表明：①排土场边坡稳定性与顺倾基底倾角呈负相关关系，与逆倾基底倾角呈正相关关系；②排土场边坡基底失稳过程可分为排土场沉降、局部剪切错动、局部剪切破坏、剪切裂缝扩展和贯通5个阶段；③排土场潜在滑坡模式是以排弃物料内部拉裂的圆弧形态为侧界面，以基底剪切滑移为底界面的切层-顺层滑动；④排土场边坡基底逆倾时的稳定性明显优于基底顺倾时的稳定性，极限平衡法分析结果与数值模拟研究结果具有良好的一致性，充分体现了软弱倾斜复合基底排土场的边坡失稳特征。在上述分析的基础上，进一步讨论了排土场边坡稳定性控制方案。针对顺倾基底明显不利于排土场稳定的问题，通过调整局部区段排土线的布置及发展方式和改变剥离物的排弃顺序有助于提高顺倾基底条件下排土场的稳定性。     

露天矿顺倾软弱基底内排土场边坡空间形态优化

针对顺倾软弱基底内排土场边坡的空间形态问题,以白音华三号露天矿为工程背景,基于刚体极限平衡与三维数值模拟的手段,分析了内排角度及内排土场发展至不同工程位置对内排土场边坡稳定性的影响。研究结果表明:白音华三号露天矿内排土场边坡滑坡机理为基底弱层在排弃物料自身重力作用下产生塑性屈服,与排弃物料内部产生的滑面贯通,形成以剪切圆弧为侧界面、基底弱层为底界面的切层-顺层滑动;内排土场边坡参数为内排推进距离1 000 m,内排角度14°,平盘宽度67 m时满足安全要求;顺倾软弱基底内排土场边坡随着内排边坡角的减小及推进距离的增加,内排土场边坡稳定性近线性增加,且内排边坡角对边坡稳定性的影响较显著,据此可确定顺倾软弱基底内排土场边坡的空间形态。     

顺倾软弱起伏基底内排土场边坡稳定性影响因素分析

为了更有效地指导内排土场边坡参数的动态优化设计，最大限度利用内排空间，结合霍林河南露天矿工程实际，应用刚体极限平衡法，分析了边坡形态、基底倾角、断层落差等因素对内排土场边坡稳定性的影响，获得了规律性认识；将得到的规律应用于霍林河南露天矿内排土场边坡参数设计，并应用数值模拟手段进行验证。研究结果表明：顺倾软弱起伏基底内排土场边坡稳定性与边坡高度、边坡角、基底倾角呈负相关，与断层落差呈先降低后升高、与断层相对坡脚距离L呈先升高后降低关系；随着内排土场推进距离的逐渐增加，边坡滑坡模式由上部边坡沿下盘基底切层–顺层滑动转变为从下部边坡沿上盘基底切层–顺层滑动；霍林河南露天矿内排土场边坡高度216 m、边坡角20°、基底倾角5°的工况下，断层落差为30 m时，其稳定性系数最小。     

顺倾基底高段排土场边坡失稳模式 与控制对策

为了解决顺倾基底高段排土场边坡沿物料与基底接触面发生顺层滑动的问题,以安太堡露天矿背斜影响区内排搭路边坡为例,建立工程地质模型,采用数值模拟与极限平衡分析相结合的方法,研究了运输干道外侧高边坡剪应变增量、塑性区分布、位移特征及边坡稳定性。通过研究,探明了顺倾基底高段排土场边坡变形失稳模式为"圆弧-顺层"组合滑动,提出了基于反向排土的顺倾基底排土场高边坡稳定控制方法,通过分阶段排土施工,将运输干道外侧边坡高度由75 m减小至30 m,在保证边坡安全的同时有效缩短了内排运距。     

露天矿土-岩复合逆倾边坡空间形态优化

针对露天矿土-岩复合逆倾边坡到界边坡形态设计问题,结合达连河露天煤矿外排土场北帮-采场顶帮复合逆倾边坡的工程实际,基于刚体极限平衡与三维数值模拟的手段,研究了露天矿土-岩复合逆倾边坡的滑坡模式及稳定性规律,设计了最终边坡形态,确保北帮到界过程中煤炭资源回采的安全。研究结果表明：达连河露天煤外排土场北帮-采场顶帮复合逆倾边坡的滑坡模式为圆弧滑动;使外排土场北帮-采场顶帮复合逆倾边坡满足安全要求的采场边坡角为33°;露天矿土-岩复合逆倾边坡岩体的破坏形式为拉张-剪切复合型,岩体自重作用下的坡脚处应力集中造成的局部岩体破坏是整体边坡失稳的诱发因素。     

贺斯格乌拉露天煤矿排土场稳定性分析与治理

排土场边坡稳定是确保露天矿安全高效生产的前提条件。为确定贺斯格乌拉露天矿北排土场的滑坡模式,基于摩尔-库伦强度准则与折减理论,运用FLAC有限差分模拟与极限平衡分析技术,对贺斯格乌拉露天矿北排土场进行了模拟分析与研究,确定了沿基底软弱层滑动的滑坡模式。研究分析结果表明,贺斯格乌拉露天矿北排土场BP-1剖面位置塑性区已全部贯通,边坡处于失稳状态,基底弱层附近产生的应力集中是边坡发生顺层剪切破坏的主要因素。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。     

倾斜基底内排土场边坡稳定性分析

研究倾斜基底对边坡稳定性的影响,以受到芦子沟背斜构造影响的安太堡露天矿内排土场边坡为研究对象,基于刚体极限平衡法,分析了在1 420 m排弃标高下,平盘宽度分别为60、70和80 m时以200 m为步距向东推进到不同工程位置的边坡稳定性,并得出其变化规律。根据强度折减理论,使用FLAC3D对倾斜基底的内排土场边坡进行数值模拟,确定了以背斜构造为基底的内排土场边坡的滑坡模式。研究表明:安太堡露天矿内排土场边坡受到倾斜基底的影响,其稳定性随平盘宽度的增加呈近线性增加,随工程位置的东移呈现出先减小再增大之后趋于稳定的规律。排弃标高为1 420 m时,内排土场能安全通过背斜区域的平盘宽度为80 m;内排土场边坡的滑坡模式为以危险圆弧为侧界面、以基底为底界面的切层—顺层滑动,背斜构造导致的倾斜基底是边坡稳定性的控制因素。     

充水软弱基底排土场稳定性分析及排弃参数优化

针对烧变岩含水层水体入渗排土场基底诱发露天矿排土边坡变形失稳的问题,以新疆某露天矿内排土场边坡为背景,采用数值模拟方法研究了烧变岩含水层水体在排土场边坡内部的渗流规律和边坡岩土体变形移动规律,基于极薄表土与薄表土层基底极限承载力估算方法确定了内排土场极限排弃高度,采用极限平衡分析方法对内排土场排土参数进行了优化。通过研究,确定了地下水入渗影响下充水软弱基底内排土场的排弃参数。     

露天矿内排土场堆叠过程中边坡形态优化

针对露天矿内排土场在堆叠过程中的边坡形态问题,以哈尔乌素露天矿内排土场为工程背景,应用刚体极限平衡软件定量分析了内排土场堆叠至不同高度时的边坡稳定性及其潜在滑坡模式,采用数值模拟软件FLAC~(3D)对内排土场边坡进行模拟分析,揭示了内排土场边坡的变形破坏形式及其滑坡机理。结果表明:哈尔乌素露天矿内排土场的潜在滑坡模式及其稳定性主要受基底弱层的控制;优化后排弃至1025平盘时边坡角度为18°、排弃至1095平盘时边坡角度为17°、排弃至1165平盘时边坡角度为16°、排弃至1200平盘时边坡角度为16°;内排土场边坡的滑坡机理为基底赋存的弱层在排弃物料的自重作用下产生塑性屈服,其与排弃物内部产生的滑裂面贯通时,边坡岩体发生剪切破坏并沿内排土场基底弱层挤出。     

新疆准东露天煤矿单一巨厚煤层复合边坡空间形态优化

针对单一巨厚煤层露天矿土-岩复合边坡稳定性及空间形态问题,以新疆准东露天矿为工程背景,采用刚体极限平衡和FLAC3D数值模拟相结合的方法,研究了露天矿复合边坡的稳定性及空间形态,分析了复合边坡的潜在滑动模式及稳定性规律,确定了采场与排土场的最大安全距离。研究结果表明:新疆准东露天矿采场最终边坡角为34°,排土场边坡角为23°,排土场与采场安全距离为150 m时满足安全性与经济性要求;单一巨厚煤层露天矿土-岩复合边坡的滑坡模式为沿排弃物内部的圆弧滑动和以坡体出露弱层面为底界面的组合滑动;在岩体自身重力作用下,单一巨厚煤层露天矿土—岩复合边坡破坏形式为拉张—剪切复合型。     

露天煤矿顺层边坡变形失稳控制对策研究与实践

顺倾岩层作为影响边坡稳定的重要因素之一,长期困扰着露天矿安全生产,当边坡内部赋存有软弱岩层时,边坡稳定问题将更加突出。以平朔矿区安太堡露天矿南帮边坡变形失稳控制工程为例,采用数值分析、极限平衡分析与变形监测相结合的方法,针对含弱层顺层边坡的变形失稳破坏模式及内排压脚治理措施的可行性进行了研究,并进行了工程适用性验证分析。研究与实践结果表明,内排压脚措施成本低、见效快,对于控制露天矿边坡稳定具有明显的适用性。     

扎哈淖尔露天煤矿软弱基底排土场变形区治理研究

以扎哈淖尔露天煤矿排土场为工程实例,基于有限元法应力-应变和极限平衡分析,应用SIGMA/W有限元软件进行模拟分析,研究了软弱基底排土场基底变形破坏特征和工程治理措施。根据基底的变形情况和数值模拟结果,对现状排土场边坡进行稳定性评价,得到排土场边坡滑坡模式为推动式的部分切层-顺层-挤出性滑动,边坡处不稳定阶段;通过对排土场边坡坡角处压脚、坡顶卸荷减载2个方案比较,提出最合理的软弱基底排土场的变形治理措施。     

黑岱沟排土场边坡安全性研究

针对哈尔乌素露天矿黑岱沟黄土基底排土场边坡的安全性,开展工程地质调查,建立相应地质模型,运用拉格朗日差分法和极限平衡法进行数值模拟与稳定性计算,揭示黑岱沟排土场边坡变形破坏模式为排弃物内部滑动与复合滑动;边坡稳定系数亦不能满足安全储备系数1.3的要求,建议立即开展行之有效的滑坡治理工作,提高排土场的稳定性、保证露天矿安全生产。     

露天矿含断层与顺倾弱层群边坡形态分段优化研究

针对横采内排追踪压帮条件下露天矿含断层与顺倾弱层群边坡稳定性分析与形态设计难题,顾及露天矿层状边坡垂直方向上的地层岩性、工程发展过程中的服务时间、要求的稳定程度等方面的差别以及深部边坡稳定性的三维效应,以胜利东二号露天煤矿首采区南帮为工程背景,采用二维极限平衡法与三维数值模拟相结合,对露天矿含断层与顺倾弱层群边坡形态进行了分区段优化。研究表明,胜利东二号露天煤矿边坡稳定性主要受坡体内一系列顺倾弱层控制,断层可能作为滑体的边界,其潜在滑坡模式为以圆弧或断层为侧界面、以弱层为底界面的切层-顺层滑动或切层-顺层-鼓胀破坏|随着追踪距离的增大,边坡的破坏模式由浅部大范围破坏逐步过渡为深部破坏,是深部边坡稳定性下降的根本原因|分段优化后的边坡应划分为三个阶段,整体边坡角14°,横采工作帮与内排土场间的追踪距离应为50m。     

近水平软弱基底排土场变形破坏研究

为了研究近水平软弱基底排土场变形破坏的机理,以扎哈淖尔露天煤矿排土场为工程实例,基于SIGMA/W有限元法应力-应变和极限平衡分析,研究近水平软弱基底变形破坏特征及现状排土场边坡稳定性评价。结果表明:排土场边坡现阶段排弃高度下变形主要以滑移和沉降为主,排土场边坡滑坡模式为推动式的部分切层-顺层-挤出性滑动,边坡处于不稳定阶段。     

白音华四号露天矿含断层逆倾边坡形态优化

白音华四号露天矿首采区西端帮为逆倾层状边坡,受坡体内顺倾断层及弱层双重影响,开采过程中存在滑坡风险。为保障采剥作业安全,开展了西端帮边坡稳定性研究工作。选取西端帮断层区的典型工程地质剖面作为研究对象,基于数值模拟,分析研究边坡变形破坏机制及潜在滑坡模式;基于刚体极限平衡法,对边坡稳定性进行定量分析。研究结果表明:边坡的滑移模式为圆弧、断层为侧界面,弱层为底界面的切层顺层滑动;边坡形态优化设计结果:三系底板弱层以上边坡角为18°,优化后的整体边坡角为23°。     

哈尔乌素露天矿排土场边坡稳定性分析

哈尔乌素露天矿排土场是典型的黄土基底排土场,在启用之前必须开展基底承载土体力学和边坡稳定性研究。运用有限元数值模拟方法和极限平衡方法对边坡稳定性进行了模拟分析与评价,并根据研究区的特点提出建议。     

弱层赋存下顺倾排土场边坡稳定性分析及防治

为了对露天煤矿软弱夹层赋存下顺倾边坡稳定性进行科学评价,以某露天矿内排土场边坡为工程背景,基于极限平衡法,以监测数据分析、滑坡反分析、现场钻探等手段为依据,研究软弱夹层赋存下对内排土场边坡稳定性的影响。结果表明,该内排土场边坡滑坡趋势已基本形成,尚处于匀速变形阶段,煤层底板下部赋存厚约2~3 m的软弱泥岩层组为本次变形的主导因素。为防止露天矿发生大面积滑坡现象,经过治理方案比选,采用"上覆削坡减载"的防治措施进行治理。露天矿采用并实施该治理方案后,边坡变形得到了控制,露天矿的安全生产得到了保证。     

将军戈壁二号露天煤矿外排土场软弱基底坐落-牵移式滑坡机理

以新疆天池能源有限责任公司将军戈壁二号露天煤矿外排土场软弱基底为研究对象,通过对研究区岩土进行常规力学实验及流变试验,确定了该露天矿排土场基底及排弃物料物理力学指标。结合理论分析,确定排土场边坡滑坡模式为坐落-牵移式并对滑坡机理进行分析。建立排土场稳定性分析数值模拟模型,模拟排土场边坡变形破坏形式,计算分析了排土场边坡稳定性,结果表明,排土高度为120 m时,潜在的滑移面贯穿排土场内部及软弱基底层,边坡稳定系数略低于安全储备系数。     

饱水黄土基底排土场地质力学模型试验研究

为了揭示排土场边坡的变形机理和潜在病害的发展规律,采用地质力学模型试验方法,以黑岱沟露天矿黄土基底排土场作为研究背景,完成了分级填筑模拟排土边坡增高过程,并进行了地下水入渗基底软弱黄土层的模拟试验。介绍了饱水黄土基底排土场的相似物理模拟方法,采用底部注水的方式模拟地下水入渗基底软弱黄土层对边坡稳定性的影响,研究了分级填筑、软弱基底以及饱水条件下黄土基底排土场边坡裂缝开展和发育特征以及边坡破裂面的空间形态特点。研究表明,随着排土高度的增加,主要变形由淤泥质黄土上部坡体向临空方向的压剪变形为主,逐渐转变为天然黄土上方坡体竖向沉降为主,并且黄土基底含水量的持续增加会直接引起边坡的破坏失稳,变形模式为后缘依附淤泥质黄土与天然黄土(水坑边缘)分界面的整体滑动。