露天矿土-岩复合边坡形态优化设计

合理设计采场及排土场边坡角是优化露天开采境界、保证露天矿安全生产、提高露天矿经济效益的重要前提。针对土-岩复合边坡这一类复杂特殊的边坡,以宝日希勒露天煤矿二采区西帮边坡为工程背景,应用刚体极限平衡软件定量分析了二采区西帮采场边坡及内排土场边坡的潜在滑坡模式;优化设计了二采区西帮1-2煤底板以上内排边坡形态及1-2煤至3煤之间采场边坡形态;确定了二采区西帮采场与排土场之间的安全距离。采用有限差分数值模拟软件FLAC~(3D),基于强度折减理论,对土-岩复合边坡稳定性进行了数值模拟,揭示了二采区西帮土-岩复合边坡的变形破坏机理及其稳定性。结果表明:宝日希勒露天煤矿二采区西帮土-岩复合边坡滑移模式及稳定性主要受采场与排土场之间的安全距离和3煤顶底板弱层控制;边坡形态优化后1-2煤底板以上内排边坡角为12°,1-2煤至3煤之间采场边坡角为22°,采场与排土场之间的安全距离为120 m,土-岩复合边坡整体边坡角为13°。     

排土场稳定性影响因素显著性研究

为提升排土场稳定性,以某露天煤矿排土场为例,结合正交试验和强度折减法,开展排土场稳定性影响因素显著性研究。通过分析资料与野外调研,厘定典型排土场稳定性诱发因素,构建排土场真三维地质模型,反演验证和分析排土场的岩土体参数和变形规律特征,得出排土场边坡内部应力和位移的变化特征以及塑性破坏区分布范围;以真三维网格模型中最危险截面为依据构建理想模型,设计正交试验模拟方案并开展数值模拟,对模拟结果进行方差分析,寻求显著影响因素。研究结果表明:台阶数量、台阶高度、气象水文和台阶角度等对排土场稳定性的影响为极显著;台阶宽度对排土场稳定性的影响为显著。     

地震和降雨作用的矿山排土场稳定性分析

为了研究不同工况对矿山排土场边坡稳定性的影响,在调查分析排土场工程地质特征、散体和地基土物理力学性质、结构特征和稳定性影响因素的基础上,运用极限平衡法对排土场在正常运行、地震、连续降雨3种工况下的稳定性进行了分析。研究表明:3种工况下排土场均处于稳定状态,但在地震条件下排土场边坡稳定安全系数储备较低,可能发生浅层滑坡,对坡脚下部的高压线铁塔和铁路线构成威胁,提出了修筑防滚石挡墙,做好排土场安全监测、排水、日常安全管理工作等对策措施。     

水对排土场的影响及其防治

矿山因水文条件而酿成的排土场滑坡事故约占滑坡事故总数的50％;充沛的水源是形成矿山泥石流的基本条件之一;水的浸蚀,淋滤会加速含硫化物的剥离岩石的风化,并产生酸性水污染环境,破坏生态平衡。一、水对排土场的不利影响 1. 降低排土场物料的强度通常,排土场的稳定性决定于物料的粘结力和内摩擦角,这与物料的块度组成、分布状况、岩性、含土量、含水量等因素有关。排土场系松散体,粘结力一般很小,其强度主要取决于内摩擦角,而排土场中含水量的大小,可使内摩擦角发生显著的变化。     

排土场与爆破荷载共同作用下的露天矿边坡稳定性分析

目前排土场对露天矿边坡稳定性的影响和动力荷载对露天矿边坡稳定性的影响,大多是被分别研究的。这样做难以真实反映露天矿边坡实际受力状态。基于此,对排土场和爆破荷载共同作用下露天矿边坡稳定性进行研究。首先,通过室内试验确定岩体参数,分析露天矿边坡在排土场和自重情况下的变形特征,并以此为初始状态,采用Ansys/ls-dyna的隐式-显式分析功能,研究其在爆破荷载作用下的岩体的响应特征。其次,验证新疆某露天矿排土场距离设置是否满足开采要求。结果表明:该露天矿边坡未出现明显破坏特征,整体处于稳定状态,该排土场距离设计合理;研究结果与工程类比分析结论一致。     

高海拔高寒地区金属矿山采选固废安全处置现状及研究进展*

针对高海拔寒区金属矿山采选固废处置成本高、有效处置率偏低、安全隐患多等问题,采用室内试验、理论分析、数值模拟及现场实践相结合的方法,开展高海拔寒区排土场散体物料物理力学性质、排土场稳定性、充填料浆输送、充填体固结性能、充填体改性增强等方面的研究,构建冻融循环条件下散体物料内部微观结构信息与宏观力学参数定量关系模型,揭示冻融循环下排土场致灾机理和低温低气压环境下胶结充填料浆固结演化特性,提出冻融循环下排土场堆置工艺和低温低气压环境下胶结充填料浆固结增强技术。相关成果对于提高我国高海拔高寒地区金属矿山采选固废的有效处置率,降低固废处置成本,保障矿山可持续发展具有重要的理论价值和实践指导意义。     

地震波真反射层析成像超前预报布置参数优化

利用地震波真反射层析成像技术对西石门铁矿深部开拓工程进行了超前预报,分析了各种不利因素引起的地震波振幅变化对井巷地质超前预报效果带来的影响。对TRT地质超前预报系统布置参数进行了改进与创新研究,得出了震源、最小偏移距和炮间距最优参数。防止了重大突水事故的发生,为西石门铁矿后期进行的开拓工程提供了可靠的依据     

露天矿山排土场滑坡灾害预警技术

在现场调研与文献分析的基础上,提出了排土场滑坡灾害预警指标体系。基于物元理论和关联函数,构建了露天矿山排土场滑坡灾害可拓预警模型。采用基于测度改进的层次分析法客观地确定评价指标权重,较好地消除了人为因素带来的偏差;以综合关联度作为评价准则进行滑坡危险性等级判定,进而对排土场滑坡灾害进行预警。利用该模型对某铁矿排土场的滑坡危险性进行预警评价,得到了与实际情况吻合的警情,并针对存在的问题提出了相应的改进措施     

矿山排土场内部裂缝的雷达探测技术

矿山排土场出现裂缝后会直接影响到其自身稳定性,为了掌握排土场的安全状态和提出治理措施,就必须对排土场内部的裂缝分布进行了解.探地雷达作为一种物探设备与手段已经在公路和堤坝等裂缝探测工作中得到应用,将雷达探测技术引入到矿山排土场的裂缝探测中,从雷达探测机理和排土场裂缝物理特征上论证了该方法的适用性和可行性.解释了使用雷达探测的具体方法与过程,并提出利用雷达正演模拟来对探测图像的反演分析进行辅助解释,以提高探测精度和可靠性.对平川铁矿排土场的内部裂缝进行了探测实证,发现探测结论与已掌握的裂缝信息数据是基本一致的,说明了雷达探测技术在排土场内部裂缝探测工作中的实用意义.     

高海拔排土场边坡安全稳定性SBAS-InSAR监测

为解决高海拔排土场边坡安全稳定性监测中常规监测仪器布置和人员值守的高投入、高风险问题,分析西藏山南桑日县某排土场边坡25景Sentinel-1A数据,利用短基线集合成孔径雷达干涉测量(SBAS-InSAR)技术监测终了排土场边坡从2018年11月4日-2020年12月23日期间的地表形变,采用基线估计状态空间模型、自适...     

露天矿山排土场滑坡危险性分析及预防对策

通过分析、评价排土场滑坡的危险性及主要影响因素,提出有效的排土场滑坡预防对策。在文献分析和实地调查的基础上,得出排土场安全现状和影响排土场稳定的因素,编制排土场滑坡事故安全检查表来评价排土场的安全状况。采用事故树分析方法得到排土场滑坡事故的原因和主要影响因素。排土场滑坡事故最重要的影响因素是高陡边坡、排水沟失效,其次是排土工艺不合理、堆置高度不合理、长时间降雨和地震。根据分析的结果,制定了预防排土场滑坡事故的有效措施。     

尾矿库上覆排土场工程危险源辨识及安全评估技术研究

随着我国对尾砂及尾矿库场地综合利用的更高要求,尾矿库上覆排土场工程的数量不断增多。尾矿库上覆排土场工程是金属非金属矿山高危、典型并涵盖许多关键安全科学问题的特殊工程。提出了“尾矿库上覆排土场工程”的定义,总结了尾矿库上覆排土场工程的结构特点,具备隐蔽工程复杂、尾矿库固结程度难以判断、排土场变形趋势复杂等特点,提出了尾矿库上覆排土场工程危险有害因素的辨识方法;研究了工程中尾矿库固结程度、排土场结构的探测技术和方法,利用图像处理技术分析了尾矿库上修建排土场工程的隐蔽工程质量。基于上述分析结果,提出了尾矿库上覆排土场工程的灾害防治措施。上述成果可为今后在闭库尾矿库上修建排土场的安全鉴定提供重要依据。     

露天煤矿内排土场填方体变形规律研究

为了合理地优化元宝山露天煤矿内排土场填方体与英金河改选河道位置的安全距离，开展露天煤矿内排土场的沉降变形规律研究。采用定常伯格斯(Burgers)蠕变模型对排土场填方体细粒土质砂蠕变参数进行反演，应用有限差分软件FLAC^3D对内排土场排水垫层砂砾石土蠕变参数进行反演，同时利用FLAC^3D对内排土场填土过程进行数值模拟。结果表明：在整个排土过程中，排土场的沉降位移随着时间的延长而增加，在前0～2 a内，沉降位移增加速率较快，在2～4 a内，其增加速率出现减小，而在4 a以后趋于稳定；在细粒土质砂参数反演过程中，在蠕变过程的衰减蠕变阶段，数值计算与现场监测结果差距较大，而在稳态蠕变阶段，数值计算和现场监测值相一致；填土高度对排土场填方体的沉降量及其达到稳定的时间具有影响，填土高度越大，工后沉降量越大，所需达到稳定的时间越长；填方体推进位置对排土场的沉降位移具有较大的影响，合理地优化填方体与河道安全距离可以缩短排土时间。     

海州露天煤矿排土场土壤现状评价

通过对海州露天煤矿排土场土壤进行调查取样,测试分析了海州露天煤矿排土场土壤中的重金属含量和营养元素含量,用单因子评价和模糊数学方法对5种重金属(铜、铅、镉、锰、锌)测试结果进行评价,认为海州露天煤矿排土场土壤中的主要污染重金属为铜、铅和镉,而锰和锌对土壤污染没有造成重大影响.对露天矿排土场重金属的分布规律进行了分析,综合评价了海州露天矿排土场的土壤环境状况.对氮、磷、钾及有机物质等的测试分析表明,海州露天煤矿排土场缺乏的营养元素主要为氮,在排土场土地复垦时应注意施加氮肥以提高肥效.     

石门揭煤高角度断层围岩注浆加固理论研究与应用

石门揭煤时,断层的存在会增大发生灾害的危险性,尤其是高角度断层对煤层和瓦斯赋存特征影响较大.做好石门揭煤过程中高角度断层加固工作可以有效防范灾害的发生.从理论上分析了注浆加固对高角度断层围岩力学性能的影响,视浆液为宾汉流体,基于平板渗流模型,考虑浆液自重,建立了高角度断层内浆射流模型,推导出浆液的扩散半径表达式.将该理论应用于鹤煤八矿-655 m水平轨道石门揭煤点处30F4高角度断层注浆加固.结果表明,通过注浆加固提高了断层围岩的整体性和稳定性,有效预防了断层可能引发的灾害事故,实现了石门安全揭煤.     

边坡安全监测技术新发展——中国安科院边坡雷达“S-SAR”诞生记

<正>矿山边坡包括露天矿边坡、尾矿库坝体边坡和排土场边坡。我国有露天矿山约7万座,随着露天矿采剥及采场不断延深,会形成高陡边坡,滑体规模逐渐变大,滑坡风险越来越高。我国有尾矿库约1.2万座,且多数下游人口密集,随着尾矿库坝体不断增高,库容日益扩大,事故风险不断升高,一旦溃坝后果严重。我国有排土场约10万余座,大多靠近居民区和耕地,当受大气降雨或地表水浸润,易发生滑坡、泥石流等灾害,危及矿山和周围群众安全。     

基于可拓和组合赋权的泥石流危险性评价

基于可拓学物元理论,结合层次分析主观赋权法与灰色关联度客观赋权法,对评价因子进行组合赋权,避免单一赋权方法的片面性,建立泥石流危险性评价模型。影响泥石流危险性的因子有很多,通过现场实际调查,选取一次泥石流最大冲出量、发生频率、24 h最大降雨量等8个因子对泥石流进行危险性评价。运用该模型对卡拉地区7条泥石流沟进行危险性评价,评价结果与实际情况相吻合,表明此方法可为泥石流危险性评价提供参考。     

石宝铁矿边坡分区特征及稳定性分析

在工程地质分区的基础上研究将石宝铁矿采场边坡划分为12个分区,每个分区内选取代表性剖面使用简化Bishop法进行稳定性分析,分析自重、爆破震动及地下水不同工况情况下边坡稳定性。分析结果表明,不考虑排土场影响下,工况一时,边坡整体稳定性安全系数为1. 497～2. 871;工况二时,安全系数为1. 258～2. 388;两种工况下,露天采场边坡要素是均可保证边坡稳定的。采场南帮考虑排土场影响下,工况一时,计算的边坡整体稳定性安全系数为1. 634～2. 628;工况二时,安全系数为1. 398～2. 026;此时边坡仍旧是稳定的。     

不同复垦植被土壤养分变化研究

本文以黑岱沟露天煤矿排土场为研究对象,在研究了解排土场复垦现状及最新研究成果的基础上,根据野外调查数据,分析了不同植被配置模式下土壤养分的变化以及对排土场复垦产生的作用。     

泥石流拦砂坝抗滑稳定性与剖面参数的关系

为了揭示泥石流重力式拦砂坝各剖面参数的变化对坝体稳定的影响规律,利用坝体抗滑稳定计算基本公式,在对不同性质泥石流(稀性泥石流和黏性泥石流)的两种荷载条件下(空库和满库)拦砂坝稳定性计算分析的基础上,推导出泥石流重力式拦砂坝的剖面参数与抗滑稳定系数的关系式.结果表明:当冲击力足够大时,抗滑稳定系数与拦砂坝高度和迎水面坝面坡度均呈正比,且抗滑稳定系数对迎水面坝面坡度更加敏感;其他受力状态时,抗滑稳定系数与迎水面的坝面坡度成正比,与拦砂坝高度成反比.基于推出的计算公式,提出了坝体剖面参数拟定的新方法,对坝体剖面进行优化.