义马北露天矿南帮边坡稳定性研究

摘要

随着义马北露天矿矿山工程的持续发展,露天矿开采边界越来越靠近陇海铁路,直接威胁到陇海铁路及其附近重要建筑物的安全。陇海铁路位于南帮上部,设计南帮境界距陇海铁路50m,东部基本到界中西部正在逐步到界。此外,还压煤数百万吨,如何在保证陇海铁路绝对安全的前提下,最大限度地回采剩余煤炭资源,是亟待解决的重大问题。本文在分析以往地质资料的基础上,进行了现场边坡地层、岩性、岩体结构、软弱夹层等调查,进行了多种岩土力学实验,确定了其强度变形指标,分析了影响边坡稳定性的主要因素和边坡变形破坏特征。利用数值模拟方法系统地分析了义马北露天矿南帮边坡的稳定性,并且利用数值模拟的结果,合理地确定了露天矿的最终开采境界,在保证陇海铁路及其附近重要建筑物安全的情况下,最大限度地延长露天矿生产服务年限,以获得较好的经济效益和社会效益。

目录

致谢

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 选题背景及研究意义

1.2 边坡稳定性研究发展

1.3 研究内容

1.4 研究方法及技术路线

2 矿区概况

2.1 一般概况

2.2 地层岩性

2.2.1 底砾岩段

2.2.2 煤矸互叠层

2.2.3 2-3 煤层

2.2.4 砂岩

2.2.5 第四系黄土

2.3 地质构造

2.3.1 主向斜

2.3.2 次级背向斜

2.3.3 断层构造

2.3.4 层间滑动构造

2.4 岩体结构

2.4.1 煤岩结构

2.4.2 软弱夹层的分布及其泥化特征

3 岩土力学与变形指标确定

3.1 块状硬煤力学参数实验

3.1.1 块状硬煤点载荷实验

3.1.2 块状硬煤抗剪强度实验

3.2 2-3 煤弱层力学参数实验

3.2.1 弱层调查及其特征

3.2.2 软煤物理力学性质

3.3 力学参数确定

4 三维地质模型的建立

4.1 采场现状模型

4.2 地质界面模型的建立

4.2.1 构模方法简述

4.2.2 数据插值方法

4.2.3 煤岩界面模型的建立

4.2.4 采场界面模型的建立

4.3 地质体模型的建立

4.3.1 建模方法简述

4.3.2 采场实体模型的建立

4.3.3 煤岩实体模型的建立

4.3.4 三维地质模型的建立

4.3.5 地质模型的剖切

5 FLAC2D 数值模拟

5.1 FLAC 简介

5.2 数值模拟模型

5.2.1 几何模型及边界条件确定

5.2.2 物理模型选用及材料屈服准则

5.3 滑坡失稳判据

5.4 安全系数定义

5.5 边坡设计安全系数

5.6 南帮边坡稳定性分区

5.7 数值模拟

5.7.1 南帮东区

5.7.2 东区计算结果分析

5.7.3 南帮西区

5.7.4 西区计算结果分析

5.8 南帮回采境界确定及回采煤量计算

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

作者简历

学位论文数据集