井采擾動(dòng)對(duì)露天礦邊坡穩(wěn)定性的影響研究.pdf

1、露天開采煤礦過程中，形成的高大邊坡下部積壓著大量的煤炭資源，為提高煤炭的回收率，提高礦山的經(jīng)濟(jì)效益，許多礦山企業(yè)采取井工的方式回采煤炭資源。然而，邊坡下部井采對(duì)邊坡穩(wěn)定性影響極大且機(jī)理復(fù)雜，與一般的邊坡滑移和單一井工引起的地表沉陷不同，井采邊坡的穩(wěn)定性研究需綜合考慮邊坡滑移、邊坡巖移，以及地表沉陷等因素的影響。因此，本文綜合運(yùn)用邊坡工程學(xué)和開采沉陷學(xué)理論開展了井采邊坡的巖移機(jī)制分析，同時(shí)，選取井東煤業(yè)廣場(chǎng)西北幫邊坡為工程實(shí)例，借助數(shù)值模

2、擬分析了該邊坡下部井采前后的穩(wěn)定性狀況，歸納其失穩(wěn)破壞規(guī)律。
　　[1]針對(duì)井東煤業(yè)廣場(chǎng)西北幫邊坡，結(jié)合邊坡地質(zhì)資料和工程背景，分析了邊坡工程的滑坡現(xiàn)狀;從邊坡自身因素、自然因素和人工因素三個(gè)方面分別分析了不同因素對(duì)露天礦邊坡穩(wěn)定性的影響，其中自然因素和人工因素是外因，巖體自身因素是內(nèi)因，內(nèi)外因不是獨(dú)立起作用的，是共同作用的。
　　[2]綜合運(yùn)用邊坡工程學(xué)和開采沉陷學(xué)的理論知識(shí)，研究下部井采對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響機(jī)理。機(jī)理如下：

3、井工開采對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響，主要體現(xiàn)在采空區(qū)和爆破振動(dòng)對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響。爆破振動(dòng)對(duì)邊坡的作用表現(xiàn)為促進(jìn)裂縫的開展，使裂縫變寬、變密，影響地下井采的整個(gè)過程。采空區(qū)的存在，首先使覆巖應(yīng)力釋放，巖層應(yīng)力重分布，由此引起覆巖冒落破壞，引起上部巖層的變形移動(dòng)，隨著井工工作面的推進(jìn)，采空區(qū)增大，井采影響范圍也變大，作用在地表表現(xiàn)為地表沉陷，作用在坡表表現(xiàn)為指向采空區(qū)的移動(dòng)和指向臨空側(cè)的移動(dòng)。另外，巖土層的變形破壞使邊坡體內(nèi)部產(chǎn)生裂縫，使巖土體強(qiáng)

4、度降低，在降雨、地震等外因作用下，容易引起邊坡滑移。
　　[3]借助功能強(qiáng)大、操作簡(jiǎn)便的大型有限元軟件ABAQUS開展了井采前后邊坡穩(wěn)定性研究。比較分析幾種經(jīng)典的本構(gòu)模型，考慮到巖土體復(fù)雜的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，選取Mohr-Coulomb本構(gòu)模型。詳細(xì)闡述了強(qiáng)度折減法的原理，并分析了學(xué)者們提出的三種判別準(zhǔn)則，它們有各自的適用性，考慮到邊坡工程的實(shí)際情況，決定采用以塑性區(qū)貫通為特征，以特征區(qū)位移拐點(diǎn)為依據(jù)求安全系數(shù)。
　　[4]實(shí)地

5、考察研究區(qū)邊坡，通過現(xiàn)場(chǎng)取樣和室內(nèi)試驗(yàn)的方法，確定巖土體的物理力學(xué)參數(shù)。運(yùn)用數(shù)值模擬的方法，研究邊坡在井采前的穩(wěn)定性，得到邊坡在開采前的安全系數(shù)為2.71，處于穩(wěn)定狀態(tài)。然后，模擬井采后邊坡的穩(wěn)定性，得到井采后邊坡巖土體變形場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)，并用井采對(duì)邊坡穩(wěn)定性影響機(jī)理解釋了變化的原因，井采后，邊坡安全系數(shù)大大降低。
　　[5]運(yùn)用ABAQUS軟件，研究了不同位置的采空區(qū)對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響。通過不同工況之間的比較，得出如下結(jié)論:采空區(qū)與