滑坡体下挂帮矿开采边坡安全控制策略与数值分析

摘要

边坡的稳定性制约和影响矿山的安全开采和顺利经营，是矿山进行边坡维护及优化开采设计的主要依据。本课题的工程背景是大冶铁矿象鼻山露天采区，其露天坑已经闭坑，境界外矿量将使用地下开采回收。为实现露天转地下的顺利过渡，矿山拟采用露天开采方式回收部分挂帮矿资源。象鼻山采区北帮边坡曾经发生过滑坡，挂帮矿的开采是否会诱发原滑坡体的再次失稳，如何保证挂帮矿资源的安全回收，是采矿作业不可回避的问题。然而对边坡进行大规模治理在经济上是不合理的，因此准确地预测边坡在挂帮矿开采期间的稳定性，以及在边坡不稳定或欠稳定的条件下保障采矿作业的安全是保证挂帮矿顺利开采的关键。本文提出利用高强度的矿体本身作为挡墙保留于边坡的开挖坡脚，以控制边坡的变形和稳定，并用三维数值分析程序FLAC-3D对此方案进行论证。　　1、在综述露天矿山的开采状况和挂帮矿开采的现状的基础上，探讨本课题挂帮矿的开采方式及面临的问题。根据边坡工程地质调查成果和对历史资料的分析，提出利用强度较高、完整性较好的铁矿石作为挡墙控制边坡变形，维持边坡稳定的开采方案。　　2、在对边坡地质条件进行简化的基础上建立了边坡稳定分析的三维模型，用FLAC-3D分析矿石挡墙的作用及不同开采顺序的影响。计算表明保留矿石挡墙的方案比不留时位移有量级的减小，塑性区范围也有显著缩小。　　3、借助FLAC-3D分析地下水对边坡的影响，计算表明断层破碎带受地水位的影响较明显，随着水位的不断升高，位移逐渐增大，塑性区范围不断扩展。同时也显示在适当的排水条件下，矿石挡墙能够控制边坡变形与稳定，有利于挂帮矿资源的安全回收。　　4、在开采期间同步进行变形监测，通过分析边坡变形监测资料，及时调整开采工艺和安全开采措施，使开采作业顺利进行。回采结束时虽然边坡变形量较大，但矿石挡墙依然屹立，有效的阻止了大规模滑坡的发生。

目录

文摘

英文文摘

独创性声明及关于论文使用授权的说明

1绪论

1.1矿山边坡研究现状

1.2挂帮矿的开采状况

1.3课题选取及研究意义

1.4本文的主要工作

2象鼻山北帮边坡工程地质条件

2.1地质历史背景

2.2岩性与岩组

2.3构造特征

2.4工程岩体分级

2.5水文地质条件

2.6本章小结

3边坡安全控制策略及FLAC-3D数值分析

3.1边坡破坏模式及控制策略

3.2 FLAC-3D的基本原理及特点

3.3预留矿石挡墙的作用分析

3.3.1分析条件

3.3.2分析结果1

3.3.2分析结果2

3.4开采顺序的调整

3.5本章小结

4地下水对边坡稳定的影响

4.1 FLAC-3D渗流计算原理

4.2边坡地下水特征及其作用方式

4.3地下水对边坡稳定影响的数值分析

4.4本章小结

5开采过程中边坡的变形响应

5.1边坡监测与变形分析

5.2方案实施效果

5.3本章小结

6结论与展望

6.1结论

6.2存在的问题及展望

参考文献

硕士在读期间参加科研项目与发表的论文

致谢