蒙东西二露天矿南排土场稳定性分析

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1、辽宁工程技术大学硕士学位论文1绪论1．1问题的提出及研究意义露天矿排土场稳定性是考虑经济和安全问题的课题。如大家所知，排土场坡角越大，排弃物越高可以使排土场占地较少，从中得到较高的经济效益。但随着上述因素的提高安全性陡然下降，对排土场周围人员和设备的安全影响较大，随着露天矿规模的不断扩大，排土场安全问题频发。如白音华二号露天煤矿，随着矿山工程的发展，在外排土场载荷的作用下，南帮及排土场构成的复合边坡发生了两次巨型厚层的特大型顺层滑坡。第一次滑坡发生于2010年9月10日，滑坡滑体东西长约1．5km，南北宽约1．35km，高差约172m，体

2、积大约8100万m3(图1。1(a))；第二次滑坡发生于2011年5月16日，滑坡体东西长约1．597km，南北宽约1．476km，高差约205m，体积增大到9400万m3。这两次滑坡涉及到南帮外排土场三个台阶，形成的滑坡体压煤3Mt无法回采，直接经济损失约1．5亿元(图1．1(b))；滑坡后迫使当年2000万m3的内排量外排，增加运距2km，立米公里费用按1元／m3·km计算，增加直接成本约4000万元；另外，诸如剥采比加大、运距增大、外排扩容征地、运输系统改造、滑坡区的整治费用，以及滑坡造成的其他损失问接损失也是巨大的。(a)2010

3、年9月辽宁工程技术大学硕士学位论文图1。1白音华2号露天煤矿滑坡发生于平朔安太堡露天矿1991年排土场南侧的大规模滑坡导致该矿区7台设备在此次事故中被埋，同时也导致平鲁公路堵塞，滑坡体前缘冲入工业广场，洗手间、灯桥、矿区大门保安室被摧毁。此次滑坡造成了重大的损失，同时影响了矿区正常的安全生产。又如宝日希勒能源有限公司露天煤矿分别于2005年11月、2006年5月，发生的内排土场失稳事故(图1—2所示)。图卜2宝口希勒露天煤矿内排土场滑坡F嘻12Ba01‘ixiIeiJlnei’surfaceInilledumpJandsIide通过这几次

4、事故分析经过分析，是由于对排土场影响分析不透彻，资辽宁工程技术大学硕士学位论文料不充分，掌握技术不确切，最终导致设计不合理，发生事故。所以，对露天矿矿区来说，排土场安全不容轻视。实时动态掌握排土场边坡形态是确保露天矿安全，减少事故的基础和前提。建立科学的评价体系、优化边坡形态、制定合理的稳定性体系是露天采矿工程技术人员目前需要亟待解决的问题。～西二露天矿，原设计生产能力达10Mt／a，2011年产量达6Mt。剥离采用单斗卡车工艺，采煤采用单斗卡车破碎机、胶带运输半连续工艺。蒙东西二露天矿南排土场东侧是乌煤运煤皮带，南侧是11万伏、3．5万

5、伏阿巴嘎旗高压线路，西侧是工业广场，北侧紧邻乌煤采矿场。(见图1．3所示)由此可见西二南排土场地理位置特殊，如果发生滑坡会对高压线路等造成损失，影响居民正常用电。并且对露天矿的开采的连续性造成影响。为了保证人身和财产的安全拟对蒙东西二露天矿南排土场进行稳定性研究。图1。3蒙尔西二露天矿南排士场工程图Fig．1—3MengdongxierSecondOpencastProjectStatus1．2边坡理论的发展和目前的研究现状边坡工程稳定性研究始于20世纪20年代。在1773年，法国工程师库仑库仑，提出了固定的土压力计算方法，标志着土力学的

6、雏形的形成。1857年，郎肯，在极限平衡状态下，每个点的土壤主动和被动土压力计算方法的基础上建立的假设下【lJ。库仑和朗肯分析的方法，后来扩展到地基承载力及边坡稳定性分析，这是极限平衡法系统的形成。1916年，赫尔(H．Hultin)和彼德森在大量的观测一些土体的滑动失稳破坏的情况时，滑动辽宁工程技术大学硕士学位论文面是圆柱面的近曲面【2J。这是最开始瑞典圆弧法。上世纪三、四十年代，瑞典学者费伦纽斯(W．Felleniu)首次将有内部摩擦和土体稳定性以圆弧法计算，实现了圆弧法的进一步推广，并开始研究最危险滑动圆弧的初步探索位置的变化规律【

7、3，¨。从而被认定为当今岩土工程中具有里程碑意义的标志性事件【5】。在此后的10年中，对瑞典圆弧法的改善成为许多学者研究的课题。在两种不同的研究方向中，一批以毕肖普(A．w．Bishop)和泰勒(Taylor)等为代表的学者发现，在特殊情况下，一些最危险滑动圆弧中心位置的变化规律得以解释，并减少了计算机工作【6】。50一60年代，在研究的主攻方面，一是考虑怎么计算滑动体内部土条间的力的相互作用；二是研究如何应用此方法，扩展到任何形状的滑动面上，这个阶段的工作，以逐步完善的理论和土体稳定性分析方法[7，引。60年代后，在土边坡稳定性分析方法

8、的改进发展迅速，并在某些领域做出了卓越的贡献一，10J。在70年，张天宝在1978年提出，以确定最危险滑动圆弧滑动在费伦纽卡斯尔的MM线，同时在1980年，说明了最危险的滑动面的复合土壤分布规