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霍各庄矿露天转地下开采隔离层厚度与边坡稳定性研究

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摘要

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 静荷载作用下的露天边坡稳定性分析研究现状

1.2.2 爆破振动下的露天边坡稳定性研究现状

1.2.3 露天转地下开采隔离层安全厚度研究现状

1.3 国内外研究现状评述

1.4 研究内容

1.5 研究技术路线

第2章 霍各庄矿开采技术条件及开采现状

2.1 引言

2.2 矿区地质条件

2.3 矿山开采技术现状

2.4 露天边坡及预留隔离层设计安全系数规范

2.5 小结

第3章 霍各庄矿露采终了时最终边帮稳定性分析

3.1 引言

3.2 工程概况

3.3 边坡稳定的矢量分析法概述

3.4 露天境界最终边帮稳定性分析

3.4.1 确定潜在滑移面

3.4.2 计算潜在滑移面的矢量法安全系数

3.5 小结

第4章 地下首中段开采时隔离层厚度与露天边坡稳定性的关系

4.1 引言

4.2 工程概况

4.3 隔离层对露天边坡稳定性的影响分析

4.3.1 理论分析

4.3.2 数值模拟

4.4 隔离层厚度与露天边坡稳定性关系研究

4.5 小结

第5章 考虑边坡稳定性的露天转地下开采隔离层厚度计算

5.1 引言

5.2 指标函数分析法概述

5.3 考虑边坡稳定性的隔离层厚度计算数学模型

5.3.1 隔离层厚度的各评价指标的函数关系分析

5.3.2 隔离层厚度计算数学模型的建立

5.3.3 隔离层厚度的安全性检验

5.4 霍各庄矿最优隔离层厚度确定

5.4.1 隔离层厚度数学计算模型的应用

5.4.2 计算结果安全性检验

5.5 不同方法计算结果对比分析

5.6 小结

第6章 地采爆破动荷载下的露天边坡稳定性分析

6.2 工程概况

6.3 考虑爆破动荷载的边坡稳定矢量分析法概述

6.4.1 计算工况

6.4.2 爆破振动惯性力计算

6.4.3 静荷载下的露天边坡矢量法安全系数

6.4.4 爆破振动下露天边坡矢量法安全系数

6.4.5 各工况计算结果与分析

6.5 爆破振动对边坡稳定性的影响分析

6.6 小结

第7章 结论与展望

7.1 结论

7.2 展望

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间发表的论文

附录2 攻读硕士学位期间申请的专利

附录3 攻读硕士学位期间参加的科研项目

致谢

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摘要

针对霍各庄矿露天转地下开采所面临的隔离层厚度确定和露天最终边帮稳定性分析两个关键问题。结合理论分析和数值模拟等手段开展霍各庄矿露天转地下开采隔离层厚度与露天边坡稳定性研究,基于指标函数分析法建立了露天转地下开采的隔离层厚度计算模型,运用(考虑爆破动荷载的)边坡稳定矢量分析法(VAM)计算了不同开采时期、不同开采条件下露天边坡的矢量法安全系数。
  (1)露天开采终了时,露天最终边帮稳定性较好,可以在保留已有露天边坡的基础上进一步转入地下开采;地下首中段开采时,露天边坡底帮的潜在滑移面为坡脚—坡顶,底帮基本不受地下开采影响,其一直处于稳定状态;露天边坡顶帮的潜在滑移面为地下采空区—坡顶,露天边坡顶帮的安全系数随隔离层厚度的增大而增大。
  (2)在现有系统综合评价方法的基础上提出了指标函数分析法,该方法通过建立某一元素与其评价指标之间的函数关系,根据总评价函数来确定多因素综合分析下的元素最优解。分别分析了隔离层安全系数、露天边坡安全系数、矿石利用率和隔离层承载力与隔离层厚度之间的函数关系,结合指标函数分析法,建立了考虑边坡稳定性的隔离层厚度计算数学模型,运用该计算模型确定霍各庄矿最优隔离层厚度为36.2m。
  (3)隔离层厚度取36.2m时,霍各庄矿露天边坡顶、底帮在整个地下开采爆破过程中均处于稳定状态;其中,露天边坡的最小静荷载安全系数和最小动荷载安全系数均出现在地下首中段开采时的顶帮边坡,分别为1.248和1.176,均满足边坡稳定的规范值;与只考虑静荷载相比,现有爆破条件下的露天边坡安全系数均有所下降,其降低率在7%以内。

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