陡傾露天礦高邊坡穩(wěn)定性分析研究——以山西恒酉礦為例.pdf

1、露天礦山采場邊坡穩(wěn)定性狀態(tài)與礦山的安全生產(chǎn)和經(jīng)濟效益有著密切關(guān)系。著眼于經(jīng)濟利益，礦山希望開挖的傾角盡量陡，這樣，隨著深度的不斷加深，就出現(xiàn)了很多陡傾露天礦的高邊坡。如果缺失穩(wěn)定性監(jiān)測，穩(wěn)定分析及有效維護管理，陡傾露天邊坡的失穩(wěn)風(fēng)險將大幅度提升。一旦導(dǎo)致滑坡、崩塌等事故時，對礦山造成的將不僅僅是嚴(yán)重的經(jīng)濟損失，更為嚴(yán)重的是會給礦山工作人員的安全造成致命的威脅;因此，陡傾露天礦高邊坡的穩(wěn)定性評價是礦山安全生產(chǎn)最為關(guān)鍵的一個環(huán)節(jié)。
　

2、　本文從邊坡穩(wěn)定性研究理論的工程應(yīng)用出發(fā)，基于山西省渾源縣恒酉礦業(yè)有限公司花崗巖礦露天開采西邊坡工程地質(zhì)特點，采用現(xiàn)場地質(zhì)調(diào)查以及鉆孔取樣等手段查明其工程地質(zhì)條件。通過室內(nèi)試驗和類比法得出巖體以及結(jié)構(gòu)面的物理力學(xué)參數(shù)，運用極限平衡分析邊坡現(xiàn)狀以及最終開挖時正常以及爆破情況下的穩(wěn)定性。運用有限差法模擬開挖過程，分析邊坡穩(wěn)定性，并識別出可能發(fā)生破壞的區(qū)域，提出處治建議。本文研究內(nèi)容主要由五個方面:
　　(1)通過人員現(xiàn)場實地地調(diào)和鉆探

3、對西邊坡的地層巖性和水文地質(zhì)條件進行查明。同時，利用聲波探測法測量巖體的波速，得到巖體的完整性系數(shù);數(shù)字式全景鉆孔攝像對鉆孔進行孔內(nèi)攝像，查明巖體中結(jié)構(gòu)面發(fā)育特征。
　　(2)在對聲波監(jiān)測數(shù)據(jù)，鉆孔攝像內(nèi)容進行室內(nèi)分析和總結(jié)，找出邊坡的地質(zhì)條件、巖體節(jié)理裂隙、構(gòu)造行跡、主要巖層結(jié)構(gòu)面和斷裂破碎帶等。
　　(3)通過巖塊物理性質(zhì)試驗(包括密度、重度、含水率和吸水性等)、巖塊力學(xué)性質(zhì)試驗(劈裂試驗、單軸抗壓、三軸抗壓和結(jié)構(gòu)面抗剪

4、等)，獲得了巖塊的物理力學(xué)性能指標(biāo)。參考巖塊的物理力學(xué)參數(shù)值，運用巖體基本質(zhì)量指標(biāo)BQ值的計算、Hoek-Brown經(jīng)驗方程估算和折減系數(shù)法等三種方法，綜合確定礦邊坡巖體的力學(xué)參數(shù)，為該巖質(zhì)邊坡的數(shù)值模擬計算和工程優(yōu)化設(shè)計提供依據(jù)。
　　(4)建立圓弧滑動破壞，剪切破壞，潰屈破壞等三種破壞模式的數(shù)值模型，采用簡化Bishop法和Janbu法計算邊坡開挖現(xiàn)狀以及最終開挖時在正常情況下和爆破情況下的安全系數(shù)。采用極限平衡法計算結(jié)構(gòu)面與

5、結(jié)構(gòu)面組合，結(jié)構(gòu)面與破碎帶組合情況下的塊體穩(wěn)定性。
　　(5)針對比較典型的三個剖面，運用數(shù)值模擬方法模擬開挖，分析了塑性圖，最大小主應(yīng)力圖，位移云圖，位移矢量圖，并應(yīng)用強度折減法分別計算現(xiàn)狀工況以及最終開挖工況的安全系數(shù)，確定其潛在破壞模式，評價是否符合邊坡穩(wěn)定性開采的要求。
　　(6)以山西恒酉花崗巖礦露天開采場為例，采用極限平衡和數(shù)值模擬分析邊坡在正常以及爆破情況下邊坡的穩(wěn)定性。識別出花崗巖露天采場的一種破壞模式，為華