大峰露天煤矿开采终了边坡稳定性分析及其对策措施

摘要

边坡失稳破坏是露天矿山开采重大灾害之一，大峰露天煤矿作为神华集团最主要的无烟煤主产区，在地下开采转露天开采后，随着开采深度的加大，局部边坡坍塌事故频发，虽无较大的人员财产的损失，但为生产造成了一定的影响。由于设计的开采终了边坡整体较高，且边坡节理发育，终了边坡安全将制约矿山的开采和企业的发展。因此，以大峰露天矿为背景，对终了边坡的稳定性进行研究，主要研究内容为： （1）通过工程地质分析，了解和掌握了大峰露天煤矿的地质构造，边坡层理结构，并根据层理的分布特征，将边坡的潜在破形态进行了分类，边坡破坏可以分为以非工作帮为例的顺层滑坡及以端面为例的圆弧形滑坡。 （2）采用理论分析方法，对两种类型的边坡进行了理论安全系数计算，并改变相关结构参数，计算不同结构参数条件，安全系数的变化特征，台阶坡面角及台阶高度对于边坡的稳定性影响较大，终了边坡的台阶高度和坡面角的临界值为15m和70°。 （3）通过数值模拟方法对理论分析结果进行了验证，运用FLAC3D直观通过应力云图分析了潜在滑面应力变化特征。同时对数值模拟结果采用正交试验分析，确定了最优终了边坡结构参数，即非工作帮终了边坡最优的结构参数为台阶高度10m，台阶坡面角70°，台阶平盘宽度5m；端帮最优的边坡结构参数为台阶高度15m，台阶坡面角70°，台阶平盘宽度3m。 （4）通过大量的边坡实例，归纳总结了边坡防护的措施，并根据大峰露 天煤矿的实际情况，提出了三种防护措施：1）边坡参数优化；2）边坡控制爆破技术研究；3）其他措施，如排水工程，锚固技术，边坡监测技术等。通过实际工程地质分析，针对不同的矿山边坡特征建立了理论计算模型，并进行了大量的计算，然后运用数值模拟手段对计算模型进行了计算，最后提出了相应的防护措施，理论、模拟与现场实际相结合，使得大峰露天煤矿终了边坡的研究成果具有较高的实用价值。

目录

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1　绪论

1.1　选题背景及意义

1.2.1　露天矿边坡工程的特点

1.2.2　边坡稳定研究方法

1.2.3　提高露天矿边坡稳定性措施

1.3.1　研究内容

1.3.2　研究路线

2　大峰露天煤矿地质概况

2.1　工程概况

2.1.1　矿区位置和交通

2.1.2　地形地貌特征

2.1.3　矿区开采历史及现状

2.1.4　水文地质特征

2.2.1　矿田地质

2.2.2　矿田构造

2.2.3　煤层煤质

2.3.1　岩体的工程地质特征

2.3.2　岩体质量

2.3.3　可采煤层顶底板岩石物理力学特征

2.3.4　煤矿环境地质特征

2.4　终了边坡工程特征

3　终了边坡稳定性影响因素及破坏机制分析

3.1.1　一般边坡稳定性影响因素

3.1.2　大峰矿终了边坡稳定性影响因素

3.2.1　一般边坡变形基本类型

3.2.2　大峰矿终了边坡破坏类型

3.2.3　边坡稳定性系数理论计算分析

3.3　本章小结

4　终了边坡稳定性数值模拟分析

4.1　基本力学模型

4.1.1　数值建模软件优选

4.1.2　三维数值模型参数

4.1.3　三维数值模拟方案

4.1.4　三维数值模型

4.1.5　数值分析评价方法

4.2　边坡稳定性数值结果

4.3　边坡稳定性分析

4.4　本章小结

5　终了边坡形成过程稳定性对策措施研究

5.1　终了边坡参数优化研究

5.1.1　边坡角优化

5.1.2　边坡高度优化

5.2　终了边坡控制爆破技术研究

5.3.1　排水过程

5.3.2　锚固技术

5.3.3　加强对边坡的监测

5.4　本章小结

6　结论

参考文献

致　　谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文及参与研究项目