魏家峁露天矿内排土场边坡设计及稳定性研究

摘要

随着中国经济近年来的快速发展,对煤炭资源的需求不断增长,大规模的露天矿也越来越多。但随着露天矿增加数量和规模,排土场发生的灾害案例越来越多,合理的排土场边坡形态能确保露天矿安全、持续的生产,也可以减少排土场占地面积。要想露天矿占地面积小,排弃量大,经济效益好,则排土场最终边坡角应该越大和排弃高度也应该越大。但是这样会造成安全性降低,甚至发生滑坡。
　　本文针对魏家峁露天矿区特有的工程地质情况,分析排土场可能发生的变形破坏模式。魏家峁露天煤矿正在开采首采区,几年后首采区就会被开采完,然后向东北方向推进。二采区的岩土会选择内排的方式,即在首采区建立内排土场。现在必须完成对内排土场边坡的设计,为以后的生产工作做好准备。首先根据《煤炭工业露天煤矿设计规范》规定、排弃物料的物理力学性质、排弃物料运输及排弃方式和设备种类,确定该排土场的排土台阶高度为20m;利用Gslope软件计算单台阶排土场的安全系数,确定合适的台阶坡面角为32度;经基底极限能力公式计算和岩土埋藏深度,本排土场高度定为120m,从1080水平到1200水平;同时也计算出不同最终边坡角时的边坡稳定系数Fs,分析内排土场边坡的稳定性,确定了最终边坡角为17度。巍家峁露天矿内排土场的基底由砂质泥岩、浅灰色砂砾岩等组成,内排土场相当于类均质边坡,其潜在滑坡模式为圆弧滑动。
　　用数值模拟方法对排土场进行模拟,为研究排土场内部的位移分布特征、应力分布特征及塑性区分布特征,揭示魏家峁露天矿内排土场的潜在滑坡机理。由剪应变增量图可以清楚的看到边坡的变形破坏形式和破坏面,且边坡体自身岩性较弱,在自身重力作用下形成塑性流变区域,内排土场边坡潜在滑坡模式为圆弧形滑坡。本课题的研究不仅科学地设计出魏家峁露天矿排土场,而且为其以后排土场稳定性分析提供了很多参考价值。

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1 绪 论

1.1 课题背景

1.2 国内外概况

1.3 选题的目的和意义

2 魏家峁露天矿概况及工程地质条件

2.1 露天矿概况

2.2 矿区总体规划和开发现状

2.3 区域地质

2.4 煤层

2.5 区域水文地质条件

3岩体材料物理力学性质研究

3.1 煤的物理力学性质研究

3.2 各种物理力学指标试验方法的确定

3.3 试验数据及试验指标

4 排土场边坡排土参数优化设计研究

4.1 排土参数的确定

4.2魏家峁排土场稳定性影响因素及边坡潜在滑坡模式分析

5 数值模拟方法分析内排土场边坡变形破坏模式

5.1 FLAC3D理论基础

5.2 数值模拟内排土场滑坡机理

5.3 小结

6 基于地表位移监方案的研究

6.1 监测技术措施

6.2 监测网的建立及监测设备的选择

6.3 魏家峁露天煤矿边坡监测系统的建立

结论

参考文献

在学研究成果

致谢