边坡安全隐患影响程度数值模拟分析

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作者 马增 牛小明 +2 位作者 虎万杰 刘峰 蒋豪 《采矿技术》 2024年第2期150-154,共5页

边坡治理设计中存在多种安全隐患,治理的先后顺序与安全隐患的影响程度有关。为了揭示南泥湖钼矿北边坡存在的断层、采空区和楔形体破坏3种安全隐患对边坡的影响程度,采用现场勘察和数值模拟结合的方法,现场观测和研判了3种隐患在现阶... 边坡治理设计中存在多种安全隐患,治理的先后顺序与安全隐患的影响程度有关。为了揭示南泥湖钼矿北边坡存在的断层、采空区和楔形体破坏3种安全隐患对边坡的影响程度,采用现场勘察和数值模拟结合的方法,现场观测和研判了3种隐患在现阶段的状况和发展情况,并建立三维数值分析模型进行数值模拟分析,从应力、位移和塑性区3个方面对3种安全隐患进行了分析。结果表明:现场勘察和数值模拟结果相吻合,断层危害程度大于采空区,采空区危害程度大于楔形体破坏;断层下盘位移量大于上盘,位移量为19.31cm,且岩体达到屈服极限,局部出现张拉破坏单元,1390m以上断层易产生倾倒破坏,且会导致断层切割的采空区坍塌;距离地表5~8m部分采空区顶板岩体局部达到屈服极限,是后续开采重点关注的对象;楔形体破坏位移量为5.00cm,位移量较小,处于蠕动变形阶段,且滑动方向远离采场,较为安全。研究结果可为边坡治理工程设计提供参考。 展开更多

关键词 边坡 安全隐患 现场勘察 数值模拟 采空区坍塌

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某矿山排土场的散体岩土试验及其FLAC^(3D)数值模拟 被引量：6

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作者 虎万杰 李爱兵 +3 位作者 邹平 马增 王飞飞 孟中华 《现代矿业》 CAS 2019年第3期53-58,共6页

排土场的稳定性是影响矿山安全生产的重要因素之一,关系到矿山持续生产和人员生命财产的安全。为探讨排土场的安全稳定性,根据刚果(金)某排土场的工程实例,在现场进行了对散体岩土的容重、含水量、块度组成、自然安息角等参数的测试。... 排土场的稳定性是影响矿山安全生产的重要因素之一,关系到矿山持续生产和人员生命财产的安全。为探讨排土场的安全稳定性,根据刚果(金)某排土场的工程实例,在现场进行了对散体岩土的容重、含水量、块度组成、自然安息角等参数的测试。利用现场采集的小于5 cm散体岩土样品,进行自然及饱和状态下的大型室内直剪试验。通过对室内试验数据的处理,确定了排土场散体岩土的物理力学参数;采用Rhino-FLAC^(3D)耦合技术,对排土场的现状、设计及推荐排土场堆置过程的稳定性进行三维数值模拟分析,揭示了堆置过程中岩土体的应力应变及塑性区的分布和变化规律;通过FLAC^(3D)节点记录命令,对排土场的坡脚进行了位移记录。结果表明:该排土场整个堆置过程处于稳定状态,排土场边坡的破坏模式为"坐落式—滑移式"破坏;根据稳定性分析结果,提出了针对排土场建设过程中的建议措施,为进一步设计优化提供参考依据。 展开更多

关键词 排土场 参数测试 直剪试验 RHINO 数值模拟

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查干敖包铁锌矿地表塌陷形成机制与发展机制研究 被引量：15

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作者 王飞飞 任青阳 +4 位作者 邹平 虎万杰 马增 刘正宇 陈斌 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第11期3757-3768,共12页

为了研究内蒙古融冠矿业查干敖包铁锌矿地表塌陷形成机制与发展机制,对矿区开展了详细的工程地质调查工作,采用结构面产状dips软件统计分析了矽卡岩和凝灰岩的结构面产状。基于塌陷坑和井下采空区调查的结果,详细分析了地表塌陷形成机... 为了研究内蒙古融冠矿业查干敖包铁锌矿地表塌陷形成机制与发展机制,对矿区开展了详细的工程地质调查工作,采用结构面产状dips软件统计分析了矽卡岩和凝灰岩的结构面产状。基于塌陷坑和井下采空区调查的结果,详细分析了地表塌陷形成机制与发展机制。研究结果表明:矿区矽卡岩和凝灰岩的优势结构面产状分别有3组和4组;结构面倾角分别为77°~81°与85°~90°。塌陷坑在东西南三侧形成了陡立的岩体临空面,主要以倾倒形式破坏垮塌。塌陷坑北侧形成了台阶式滑坡,主要以弧形滑坡形式破坏。塌陷坑形成机制主要分为4个阶段:天然稳定阶段、冒落形成阶段、冒落扩展阶段、地表塌陷阶段。塌陷坑东西南三侧发展阶段:卸荷回弹阶段、裂隙面破裂张开阶段、裂隙面贯通垮塌阶段。塌陷坑北侧发展阶段:卸荷回弹阶段、压致拉裂面至下而上拉裂阶段、滑移面贯通滑移阶段。在矿体下盘形成了陡崖式的边坡,沿着矿体走向(NE30°)的地表形成大量的大小宽度不一的裂缝,有部分错台裂缝。地表塌陷的形成是由多种因素决定的,其中独特的地质条件是内因,地下采矿活动则是诱因,内、外因共同作用导致了这种塌陷坑形成机制和发展机制。在塌陷坑东北侧的岩土体受到了主动倾倒式破坏和北侧地表土圆弧形滑坡的牵引被动作用,形成了特殊形式的倾倒式破坏。研究成果为矿山安全生产与塌陷坑治理提供参考。 展开更多

关键词 采矿工程 地质灾害 地表塌陷 塌陷机制 现场调查

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地下复杂采空区引起地表塌陷渐进发展过程数值模拟研究 被引量：18

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作者 王飞飞 田春艳 +3 位作者 任青阳 邹平 虎万杰 马增 《矿冶工程》 CAS CSCD 北大核心 2020年第6期22-25,29,共5页

为了得到查干敖包铁锌矿塌陷区渐进发展情况,以现场调查为基础,建立含地下采空区、塌陷坑三维数值分析模型,模拟矿体开采情况,得到了塌陷区位移与塑性区分布情况。研究结果表明:塌陷坑东西南三侧形成了陡立的岩体临空面,主要以倾倒形式... 为了得到查干敖包铁锌矿塌陷区渐进发展情况,以现场调查为基础,建立含地下采空区、塌陷坑三维数值分析模型,模拟矿体开采情况,得到了塌陷区位移与塑性区分布情况。研究结果表明:塌陷坑东西南三侧形成了陡立的岩体临空面,主要以倾倒形式破坏垮塌,不断向岩体临空面后侧发展;塌陷坑北侧目前已形成了滑坡,主要以弧形滑坡形式向后侧发展;随着地下矿体的开采,塌陷区逐渐扩大,主要发展方向为西及北西向,上盘岩体会逐渐垮塌崩落;以塌陷区现状为基础,当井下矿体开采完毕后,上盘岩体垮塌崩落范围预测为长轴412 m、短轴312 m的椭圆形;现有塌陷区岩体以及上盘岩体均有塑性区分布,现有塌陷坑会进一步垮塌崩落,且发展方向为上盘塑性区分布的方向。通过数值模拟分析得到的塌陷区发展方向与通过现场调查分析的结论一致。研究结果可为塌陷区治理设计提供参考。 展开更多

关键词 采空区 采矿工程 地质灾害 地表塌陷 数值模拟

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基于三维数值分析的大桥磷矿采空区稳定性研究 被引量：7

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作者 王飞飞 邹平 +4 位作者 孟中华 李爱兵 刘正宇 虎万杰 马增 《有色金属（矿山部分）》 2019年第2期66-70,81,共6页

为了得到大桥磷矿采空区与矿山稳定性,采用MIDAS-GTS/NX有限元数值模拟软件,建立了采空区—矿柱—矿山三维力学分析模型,采用非线性静力分析方法对大桥磷矿采空区开展了数值模拟研究。研究结果表明:矿柱剪应力大小与矿柱横截面的大小没... 为了得到大桥磷矿采空区与矿山稳定性,采用MIDAS-GTS/NX有限元数值模拟软件,建立了采空区—矿柱—矿山三维力学分析模型,采用非线性静力分析方法对大桥磷矿采空区开展了数值模拟研究。研究结果表明:矿柱剪应力大小与矿柱横截面的大小没有直接的关系,矿柱剪应力的大小与上覆岩层厚度有直接联系。采空区埋深对采空区矿柱的剪应力与矿柱轴向应力均有很大的影响,上部岩体的重力较小,矿柱产生的剪应力与轴向应力较小。矿山没有产生大面积的塑性区分布,矿山稳定性良好。研究结果可以为相似矿山提供参考。 展开更多

关键词 采空区 矿柱 稳定性 数值模拟

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铜山口铜矿露天采场边坡平面破坏研究 被引量：6

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作者 王飞飞 邹平 +4 位作者 孟中华 李爱兵 刘正宇 虎万杰 马增 《有色金属（矿山部分）》 2019年第3期26-29,44,共5页

为了得到铜山口铜矿露天采场南边坡与西边坡的稳定性,采用RocPlane2.0分析软件对边坡台阶进行了平面破坏稳定性研究。研究结果表明:1)受力在I～Ⅵ条件下,边坡的安全系数依次降低;在张裂缝、爆破振动力与地震力影响因素的控制对比下,地... 为了得到铜山口铜矿露天采场南边坡与西边坡的稳定性,采用RocPlane2.0分析软件对边坡台阶进行了平面破坏稳定性研究。研究结果表明:1)受力在I～Ⅵ条件下,边坡的安全系数依次降低;在张裂缝、爆破振动力与地震力影响因素的控制对比下,地震力对边坡稳定性的影响较大。2)南边坡与西边坡台阶高度为12m,坡面角≤75°时,6种受力情况边坡的安全系数均大于许用安全系数,边坡台阶不会发生平面破坏;台阶高度为24m,坡面角≤75°时,6种受力情况边坡的安全系数均大于许用安全系数,边坡台阶不会发生平面破坏。3)建议在台阶并段开采(24m)时,其台阶的坡面角为75°。研究结果可为矿山安全生产设计提供参考。 展开更多

关键词 采矿工程 边坡工程 露天采场 平面破坏

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离子型稀土矿边坡稳定性与注液高度优化研究 被引量：5

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作者 王旭 潘懿 +3 位作者 孙春辉 邓骐宁 虎万杰 蒋豪 《中国矿业》 2021年第S01期311-315,共5页

某离子型稀土矿采用原地浸入法开采,为了研究其边坡稳定性,针对矿山3个采区的地质地形情况,建立了9个最具代表性的边坡稳定性分析剖面。采用Slide6.0软件分3种工况条件分别计算了注液前后边坡安全系数及破坏概率。结果表明:注液前各剖面... 某离子型稀土矿采用原地浸入法开采,为了研究其边坡稳定性,针对矿山3个采区的地质地形情况,建立了9个最具代表性的边坡稳定性分析剖面。采用Slide6.0软件分3种工况条件分别计算了注液前后边坡安全系数及破坏概率。结果表明:注液前各剖面在3种工况条件下均满足安全系数要求,边坡稳定性状况良好;注液后各剖面安全系数均较大幅度降低,自重+地下水+地震力为最不利工况;3-2剖面边坡在最不利工况条件下安全系数小于允许值1.05,破坏概率达到45.6%,剖面边坡存在较高的失稳破坏风险。通过进一步优化注液顺序与注液高度,减少饱和注液的时间,得出了3-2剖面边坡注液需分为两个阶段:第一阶段注液高度不能高于35m,第二阶段可一次性注液到底,按此步骤及要求进行注液开采可保障该剖面边坡稳定性。 展开更多

关键词 离子型稀土矿 边坡稳定性 安全系数 注液高度

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排土场软弱夹层厚度与降雨量耦合的稳定性研究 被引量：4

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作者 马增 刘正宇 +4 位作者 虎万杰 王飞飞 邹平 李爱兵 孟中华 《有色金属（矿山部分）》 2019年第5期78-80,共3页

根据刚果(金)排土场边坡实际情况,以软弱夹层厚度与降雨量为变量,进行了两者耦合与边坡安全系数的影响研究,基于Geostudio-SEEP/W、SLOPE/W模块的计算能力,应用Bishop方法计算了在不同夹层厚度、不同降雨量下的边坡最小安全系数,同时进... 根据刚果(金)排土场边坡实际情况,以软弱夹层厚度与降雨量为变量,进行了两者耦合与边坡安全系数的影响研究,基于Geostudio-SEEP/W、SLOPE/W模块的计算能力,应用Bishop方法计算了在不同夹层厚度、不同降雨量下的边坡最小安全系数,同时进行了排土场边坡的滑动面分析及渗流分析。研究表明:降雨量增加,水位逐渐上升,抗剪强度减弱,安全系数逐渐降低;软弱层厚度增加,滑面半径增大,抗滑力减小,安全系数减小,降低速率大于降雨。 展开更多

关键词 排土场边坡 软弱夹层厚度 降雨量 耦合

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山西袁家村铁矿矿区水文地质概念模型构建

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作者 张耀斌 杨兆林 虎万杰 《采矿技术》 2023年第5期158-162,共5页

袁家村铁矿是我国大型露天开采铁矿,随着采矿开采台阶下降,采场+1485m高程处在暴雨后出现积水,存在地质灾害隐患。基于无人机航测建立了包括采场和尾矿坝库等重点区域在内的地形模型,收集了现有水文地质资料和钻孔数据,并依据矿山建设... 袁家村铁矿是我国大型露天开采铁矿,随着采矿开采台阶下降,采场+1485m高程处在暴雨后出现积水,存在地质灾害隐患。基于无人机航测建立了包括采场和尾矿坝库等重点区域在内的地形模型,收集了现有水文地质资料和钻孔数据,并依据矿山建设历史进行修正,最后依据渗透系数资料对地层分区、分层,进而建立了袁家村铁矿矿区水文地质概念模型。基于该模型计算暴雨导致的积水范围与区内检测勘查结果基本一致,说明该模型能正确反映矿区的降雨径流和地下水渗流规律,可为后续地下水状态评价、地下水影响和防治措施等研究奠定良好的基础。 展开更多

关键词 袁家村铁矿 地下水 水文地质概念模型 渗透系数

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含软弱夹层露采边坡稳定性分析与治理方案研究 被引量：10

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作者 贺云 李爱兵 虎万杰 《采矿技术》 2022年第1期54-57,61,共5页

在对刚果(金)某铜钴矿D坑西帮边坡稳定性分析过程中,发现了软弱夹层对边坡稳定性的影响程度问题,在较详细的边坡工程地质补勘以及室内外岩石力学参数试验的基础上,经考虑圆弧型与非圆弧型破坏模式的极限平衡分析,研究了软弱夹层对整体... 在对刚果(金)某铜钴矿D坑西帮边坡稳定性分析过程中,发现了软弱夹层对边坡稳定性的影响程度问题,在较详细的边坡工程地质补勘以及室内外岩石力学参数试验的基础上,经考虑圆弧型与非圆弧型破坏模式的极限平衡分析,研究了软弱夹层对整体边坡稳定性的影响。研究结果表明:软弱夹层不仅会降低整体边坡的稳定性,还会影响到潜在滑动面的形态;潜在滑动面的形态与软弱夹层的赋存状态密切相关。同时根据该矿的赋存条件,结合刚果(金)的边坡治理施工条件,尽量少压矿,提出了基于压脚原理的西帮局部边坡治理方案。 展开更多

关键词 露采边坡 软弱夹层 边坡稳定性 边坡治理 优化方案

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滚石轨迹预测技术在边坡灾害防治中的应用

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作者 马增 刘正宇 +4 位作者 虎万杰 王飞飞 邹平 李爱兵 孟中华 《现代矿业》 CAS 2021年第2期202-205,共4页

在山坡露天矿开采过程中,滚石是常见的、不可避免的地质灾害,严重危害矿山开采和人员安全。综合考虑德尔尼铜矿边坡和滚石的实际情况,选择在4336 m水平预留平台的防治方案,平台宽度为10.33 m和20.83 m时边坡安全系数能够达到许用安全系... 在山坡露天矿开采过程中,滚石是常见的、不可避免的地质灾害,严重危害矿山开采和人员安全。综合考虑德尔尼铜矿边坡和滚石的实际情况,选择在4336 m水平预留平台的防治方案,平台宽度为10.33 m和20.83 m时边坡安全系数能够达到许用安全系数要求。基于滚石模拟计算方法,应用RocFall软件对滚石的轨迹进行了预测分析,得到了滚落在剖面各个位置的滚石速度、数量和能量,并根据这些指标进行分析比较,获取了滚石防护的有利数据。对比分析后确定平台宽度为20.83 m的方案,采取多种组合防护措施,在平台前沿设置堆土围挡和在滚石能量最小的地方设置柔性钢丝防护网。研究结果为类似矿山的滚石灾害防治和平台预留提供参考。 展开更多

关键词 山坡露天矿 滚石 地质灾害 RocFall 平台宽度

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