东明露天煤矿东帮边坡稳定性分析.pdf
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1、露天采矿技术Opencast Mining TechnologyVol.38No.3June.2023第 38 卷第 3 期2023 年 6 月随着采剥工程的进行,露天煤矿的边坡稳定状态会受到扰动,在经过降雨、爆破震动、原岩应力等诸多因素的共同影响下,可能会失去原有的稳定,产生不同程度的破坏,最终导致滑坡。因此在露天煤矿回收煤炭的过程中,需按照GB 501972015煤炭工业露天矿设计规范1的要求,定期对边坡稳定性进行核查工作,确保露天矿在回收煤炭资源过程中边坡的稳定、人员及设备的安全2。基于此,选取东明露天煤矿东帮边坡作为工程背景,综合地运用地质勘察,理论分析,数值模拟等方法,对东帮边坡稳定
2、性进行深入研究。1地质概况东明露天煤矿矿区地层主要由“白垩系上统大磨拐河组(K3d)”及新生界第四系下更新统阿尔善组、中更新统海拉尔组、上更新统嵯岗组、上更新统冰碛冰水堆积层组成。1.1白垩系大磨拐河组(K3d)在东明盆地下部分布且上部覆盖有第四系松散堆积物,河湖相沉积,以泥质粉砂岩为主,夹粉砂岩、含砾石砂岩、砂砾岩、砾岩、黑色炭质泥岩和褐煤,泥岩中含有化石。煤层平均厚度25.18 m,地层最大厚DOI:10.13235/ki.ltcm.2023.03.018李坤,李元浩,李营作.东明露天煤矿东帮边坡稳定性分析 J.露天采矿技术,2023,38(3):67原69.LI Kun,LI Yuanh
3、ao,LI Yingzuo.Stability analysis of east slope in Dongming Open-pit Coal Mine允.OpencastMining Technology,2023,38(3):67原69.移动扫码阅读东明露天煤矿东帮边坡稳定性分析李坤1,李元浩2,李营作2(1.呼伦贝尔东明矿业有限责任公司,内蒙古 呼伦贝尔 021000;2.北方工业大学,北京 100041)摘要:为了研究东明露天煤矿东帮边坡的稳定性情况,对现场工地进行钻探取样,掌握岩层信息和地质情况;采用莫尔-库伦强度理论对所取岩心进行科学实验,精确获得地层的物理力学指标;在此基础之上
4、,通过理论分析和FLAC3D数值模拟方法对边坡的变形位置及破坏模式进行了详细研究。结果表明:边坡在第4台阶处出现最大拉应力,土体发生平移滑动并形成圆弧滑动面,并且在坡顶处出现大沉降变形,在经过雨水冲刷后存在滑坡风险。关键词:有限差分;FLAC3D;数值模拟;莫尔-库伦强度理论;边坡稳定性中图分类号:TD824.7文献标志码:B文章编号:1671-9816(2023)03-0067-03Stability analysis of east slope in Dongming Open-pit Coal MineLI Kun1,LI Yuanhao2,LI Yingzuo2(1.Hulunbei
5、er Dongming Mine Co.,Ltd.,Hulunbei er 021000,China;2.North China University of Technology,Beijing 100041,China)Abstract:In order to study the stability of the east slope in Dongming Open-pit Coal Mine,the on-site site was drilled andsampled,and the rock formation information and geological condition
6、s were preliminarily grasped.The Mohr-Coulomb strengththeory was used to conduct scientific experiments on the selected cores to accurately obtain the physical and mechanical indicatorsof the formation.On this basis,the deformation position and failure mode of the slope are studied in detail through
7、 theoreticalanalysis and FLAC3Dnumerical simulation method.The results show that the slope has the maximum tensile stress at the fourthstep,the soil body slides and forms a circular sliding surface,and a large settlement deformation occurs at the top of the slope.There is a risk of landslides after
8、rain erosion.Key words:finite difference;FLAC3D;numerical simulation;mohr-coulomb strength theory;slope stability收稿日期:2022-07-29责任编辑:张东旭作者简介:李坤(1975),男,内蒙古呼伦贝尔人,高级工程师,本科,主要从事露天开采技术及管理方面的工作。67露天采矿技术Opencast Mining TechnologyVol.38No.3June.2023第 38 卷第 3 期2023 年 6 月度178.08 m。颗粒沉积分布均匀,主要表现为上粗下细,为泥质粉砂岩3。
9、1.2第四系地层分布1)下更新统冰碛层(Q11)。为直接覆于前第四系之上的冰碛冰水堆积层。厚6.60耀31.50 m,岩性主要以棕黄色泥砾及含黏土砂砾石为主,其中夹杂着诸多细砂和黏土。2)中更新统(Q21)。辉河口组:湖积层,为一套较厚的灰、浅棕、棕褐色塑性强、致密坚实的黏土层;有一些黏土层含有少量砾石且均匀分布,具有大量的与黏土成分一致的“泥粒”及少量的铁锰质结核。本层厚度在0.55耀33.80 m。3)上更新统海拉尔组(Q33)。上更新海拉尔组分布均匀,可分为上、下2部分,上部由黄土状粉质黏土和粉土组成,存在大孔隙和垂直节理等特征,厚度2耀23 m;下部由含砾石中、细砂、砂砾卵石组成,其中
10、夹杂着绿灰色黏土和粉土透镜体,厚度4耀15 m。2莫尔-库伦强度理论Mohr-Coulomb强度理论在岩土力学中得到了广泛的应用与认可,其强度理论能反映出岩土材料在不同的抗拉、抗压强度下的SD效应,通过常规试验仪器便可测定岩土材料相应的黏聚力c、内摩擦角渍值,简单实用,因此得到了科研技术人员的普遍青睐4。莫尔-库伦强度准则如图1。Mohr-Coulomb强度理论认为:岩石的破坏都是剪切破坏,当岩体中任意一点的剪应力等于或大于土的抗剪强度时,土体就会发生剪切破坏,且破裂面上的剪应力取决于该面上的正应力和岩石本身的性质与其他因素无关。在试验中,可以测得土体的抗剪强度指标c、渍值,并且它们符合图1中
11、用极限莫尔应力圆来表示各指标之间的关系,图中:滓1、滓3为最大、最小主应力;子为土体抗剪强度。当莫尔包络线与莫尔圆相切时土体就达到极限状态,此时的抗剪强度为土体的极限抗剪强度。3模型及力学指标在东明露天矿东帮边坡施工4个钻孔,累计进尺约200 m,并且将采集到的样品分组进行单轴抗压强度试验;同时将在东帮边坡采集到的样品进行三轴抗压强度试验,获得其岩土物理力学指标,最终将获得的指标与邻矿试验资料进行对比,获得的可信度较高的各岩层的物理力学指标见表1。依据工程地质钻孔,对地质剖面赋予相应的地层建立的典型地质剖面如图2。4边坡稳定性数值模拟边坡的破坏属于三维空间的破坏,应当采用空间力学来解决问题,目
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