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题名近水平露天煤矿相邻采坑临时中间桥对边坡的支挡效应
被引量：3
- 1
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作者
王东
梁祖超
李广贺
李雪健
周志伟
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机构
辽宁工程技术大学矿业学院
神华宝日希勒能源有限公司
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出处
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第9期3374-3383,共10页
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基金
国家自然科学基金面上资助项目(51874160)
辽宁工程技术大学学科创新团队资助项目(LNTU20TD-01)。
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文摘
露天煤矿分坑开采时,临时中间桥的合理布设与拆除对于控制边坡稳定性极为重要。为解决多坑并行剥采时,边坡与中间桥的动态协同设计难题,实现矿山安全生产和经济效益兼顾,对中间桥支挡效应的定量表征方法与该种效应下的边坡稳定性计算方法进行研究。将中间桥视为一种特殊的边坡支挡结构,在构建边坡与中间桥三维力学模型的基础上,结合中间桥与边坡的相对位置以及自身的空间形态,将中间桥沿边坡倾向划分为3个区域,基于摩尔-库伦抗剪强度理论,分区推导了中间桥三维支挡效应的数学表达式,从理论上揭示了中间桥支挡效应与其断面面积及体积的定量关系;由中间桥三维支挡效应产生的实质出发,应用合并同类项方式,提出了中间桥三维支挡效应的二维等效方法,实现了等效黏聚力c_(d)与等效内摩擦角φ_(d)的定量表征,阐明了中间桥空间形态参数对支挡效应及边坡稳定性的影响规律。研究结果表明:Ⅰ区等效黏聚力c_(d)即为中间桥底界面的黏聚力c_(j),Ⅱ区和Ⅲ区等效黏聚力c_(d)与中间桥底宽d呈正相关一次函数关系,各区域等效摩擦因数tanφ_(d)均与中间桥底宽d呈正相关一次函数关系,与桥高h、底角α的余切呈负相关一次函数关系;工程示例中边坡稳定系数Fs随中间桥桥高h、底角α增大而增大,上升梯度逐渐减小,且与底宽d、桥长b呈正相关一次函数关系。成果可应用于露天煤矿中间桥形态参数的动态优化设计以及中间桥支挡作用下的边坡稳定性治理。
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关键词
分坑开采
中间桥
支挡效应
等效黏聚力
等效内摩擦角
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Keywords
sub-pit mining
intermediate bridge
supporting and retaining effect
equivalent cohesion
equivalent internal friction angle
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分类号
TD824
[矿业工程—煤矿开采]
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题名基于形态与支挡效应的露天矿到界边坡形态优化
被引量：3
- 2
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作者
张禹
刘宇
杨洋
杨国华
吕文伟
李广贺
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机构
国家能源集团中国神华哈尔乌素露天煤矿
辽宁工程技术大学矿业学院
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出处
《煤炭科学技术》
CAS
CSCD
北大核心
2023年第4期66-71,共6页
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基金
国家自然科学基金资助项目(51874160)
辽宁工程技术大学学科创新团队资助项目(LNTU20TD-01)。
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文摘
为探究露天煤矿到界边坡的坡面形态优化设计方法,以国家能源集团神华新疆黑山露天矿南帮边坡为工程实例,应用简化Bishop法,基于边坡断面形态效应理论,设计了边坡在二维视角下不同凹凸程度的坡面形态并进行了稳定性评价与对比,得到较优设计;基于强度折减法,应用数值模拟方法仿真了较优坡面形态在边坡三维支挡作用下的形变过程,通过分析形变特性,进一步提高边坡坡面的凹凸程度得到了最优坡面形态。结果表明:二维设计条件下,受局部边坡稳定性的限制,在黑山露天矿南帮边坡+2385 m水平以下自底周界向上依次布置两组组合台阶,可得凹凸程度较优的坡面形态,坡面的整体稳定性系数为1.344,局部稳定性系数为1.204。三维设计条件下,较优形态在内排土场与横采工作帮的三维支挡作用影响下,边坡局部与整体的稳定性均得到改善,存在进一步形态优化的空间。可在较优形态基础上,通过增设一组组合台阶的方式局部加陡+2430 m水平以下边坡区段以取得最优坡面形态。最优形态在数值模拟边坡形变过程中,进入临界失稳前变速阶段后呈现的形变速度相对缓慢,模拟结果稳定,最终强度折减系数为1.20。最优形态在地表界与底周界不变的前提下,保障黑山露天矿边坡安全的同时可节省首采区岩石剥离量约384万m3。
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关键词
安全工程
坡面形态
边坡稳定性
露天矿
支挡效应
强度折减法
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Keywords
safety engineering
slope morphology
slope stability
open-pit mine
spatial support effect
strength reduction method
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分类号
TD216
[矿业工程—矿井建设]
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题名软弱基底内排土场支挡煤柱的力学效应
被引量：10
- 3
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作者
王东
李广贺
曹兰柱
白润才
宋子岭
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机构
辽宁工程技术大学矿业学院
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出处
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019年第3期933-940,共8页
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基金
国家自然科学基金资助项目(51874160
U1361211)
辽宁省高等学校创新人才支持计划资助项目(LR2016039)
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文摘
留设支档煤柱是提高软弱基底内排土场稳定性的重要手段之一。为了解决软弱基底内排土场支挡煤柱形态参数设计难题,实现矿山安全生产和经济效益兼顾,对软弱基底内排土场支挡煤柱的力学效应及形态设计方法进行研究。在构建软弱基底内排土场支挡煤柱力学模型的基础上,进行三维受力状态分析,将支挡煤柱视为在内排土场静止土压力及底界面剪切力双重作用下的固定梁,以摩尔-库伦准则作为失稳判据,推导获得了煤柱三维支挡效应的表达式;基于对煤柱三维支挡效应的力学成因类型及影响因素的认识,提出了煤柱支挡效应的二维等效方法,推导了底界面等效黏聚力c_d与等效内摩擦角φ_d的表达式,从理论上揭示了支挡煤柱形态参数对支挡效应的影响。将该方法在胜利东二露天煤矿内排土场支档煤柱设计中进行了应用,并采用数值模拟方法进行验证。研究结果表明:煤柱底界面的等效黏聚力c_d及等效内摩擦系数tan φ_d与其顶宽a、下底角β,ω均呈正相关反比例函数关系,与高度H呈正相关倒差函数关系,与长度d呈负相关反比例函数关系;胜利东二露天煤矿内排土场边坡稳定系数F_s随支档煤柱顶宽a增加而增加,与煤柱高度H呈线性递增关系;煤柱的最佳尺寸为高度H=28 m,顶宽a=43 m,与传统的二维分析结果相比,可多才出原煤75 600 m^3,经济效益显著。成果可用于优化设计软弱基底内排土场支挡煤柱形态参数,弥补采用传统方法设计造成的煤炭损失过大的不足,实现经济效益最大化。
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关键词
软弱基底
内排土场
煤柱
支挡效应
等效黏聚力
等效内摩擦角
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Keywords
weak basement
internal waste dump
coal pillar
supporting and retaining effect
equivalent cohesion
equivalent internal friction angle
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分类号
TD824
[矿业工程—煤矿开采]
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题名露天开采潜在滑体受限空间下三维稳定性算法研究
- 4
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作者
王东
邢晓宇
尹立
王守功
孔令伟
孟翔宇
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机构
辽宁工程技术大学矿业学院
内蒙古大唐国际锡林浩特矿业有限公司
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出处
《煤炭科学技术》
北大核心
2025年第1期133-144,共12页
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基金
国家自然科学基金资助项目(52374124)
辽宁省国际科技合作计划资助项目(2022JH2/10700004)
辽宁省自然科学基金计划资助项目(2022-BS-327)。
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文摘
针对露天矿横采作业中端帮边坡潜在滑体空间受限,传统边坡稳定性计算方法不再适用的问题,采用数值模拟方法研究采场深部边坡潜在的滑坡机理,拟合潜在滑体中坡面和滑面的空间形态方程,基于三维极限平衡条形划分方法,将滑体底面沿横纵方向划分单元微条柱,分析微条柱在滑体与坡顶线空间位置不同区域的受力情况,运用等效思想,将每行微条柱的力学效应叠加,等效到滑体主滑线上的微条柱,对应获得主滑线条柱底界面上的等效抗剪强度参数,从而建立限制滑体边界的三维稳定性等效算法,并进行工程应用,设计回采煤炭资源。结果表明:含弱层边坡的潜在滑坡模式为切层-顺层组合滑动,潜在滑面的空间形态为近似椭球面与倾斜平面的组合;边坡三维稳定性系数随着潜在滑体走向受限长度的增大而逐渐减小,呈现近似二次抛物线关系;在潜在滑体受限空间条件下,计算多种滑坡模式的边坡稳定性,不同边坡角对应的三维稳定性系数均大于二维稳定性系数;实际设计回采深部煤台阶时,随着+843m平盘宽度不断减小,边坡稳定性随之减小,当局部边坡角为25.58°时,刚好满足安全储备系数1.2要求。相较于常规边坡稳定性分析方法,本研究方法更能反映受三维夹持支挡效应下的边坡三维稳定性,可为该类边坡安全评估方法提供新思路。
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关键词
露天矿
横采工艺
深部压煤
边坡稳定性
三维支挡效应
等效思想
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Keywords
open pit mine
confined space
deep coal pressing
slope stability
three-dimensional retaining effect
equivalent parameters
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分类号
TD824
[矿业工程—煤矿开采]
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