刚体极限平衡法在宝日希勒露天矿边坡分析中的应用.pdf

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1、·4·露天采矿技术2011年第4期刚体极限平衡法在宝日希勒露天矿边坡分析中的应用朱立仁，黄玉凯，焦向东(神华宝日希勒能源有限公司。内蒙古呼伦贝／g,021025)摘要：为了解决宝日希勒露天煤矿采场边坡稳定问题，利用刚体极限平衡方法，对该矿采场的边坡稳定性进行数值模拟分析。清晰的看到了边坡受力及变形速度等情况，直观地得到了坡体的滑移破坏面。算例的模拟分析证明：刚体极限平衡方法能够较为准确地预测边坡潜在破坏面的形状与位置，体现岩体变形破坏机理。关键词：露天煤矿；边坡；变形；刚体极限平衡方法中图分类号：TD824．71文献标识码：B文章编号：1671—9816

2、(2011)04一OOO4—03宝日希勒露天煤矿采场边坡岩体变形、破坏模其中：0／为条块底面的倾角，tan0c=dy／dx；u为式为：上部砂土、粘土、砂砾岩沿圆弧滑面剪切变形孔隙水压力，通常定义孔隙水压力系数U。和下部弱层组成组合滑面。因此采用条分极限平衡理(3)力平衡条件。将滑动土岩体分成若干条块，论进行稳定分析是可行和可靠的，也是符合实际的。每个条块和整个滑动土岩体都要满足力和力矩平衡本项研究就是采用Morgenstern—Price和推力条分条件。法，选择能够代表宝矿工程地质、水文地质特征和变化；反映砂土、粘土、砂砾岩和基底泥岩及弱层赋存特2稳定分

3、析成果征；体现岩体变形破坏机理和发展趋势的典型剖面。南29号勘探线边坡剖面稳定性分析。图1为南1极限平衡法基本原则(1)关于安全系数的定义。边坡沿着某一滑裂面滑动的安全系数是将土岩的抗剪强度指标降低为c／F和tan／F，则土岩体沿着此滑裂面处处达到极限平衡，将强度指标的储备作为安全系数定义的方法是经过多年的实践被工程界广泛承认的一种作法。根据露天矿设计规范及对宝矿工程地质条件的图1南29号勘探线边坡剖面图认识程度以及对滑坡、岩体和弱层强度特性的研究29号勘探线边坡剖面图。程度，结合露天煤矿边坡工程经验，确定边坡安全系根据剖面建立模型，宽为280m，高为1

4、10m，模数应取1．3。(2)摩尔—库仑强度准则。设想土岩体的一部分型如图2所示。沿着某一滑裂面滑动。在这个滑裂面上，土岩体处处达到极限平衡，即正应力。和剪应力r满足摩尔一库仑强度准则。设条块底的法向力和切向力分别为Ⅳ和，则有：AT=csec+(△^r—u4x8OCa)tancp。收稿日期：2011-03—11作者简介：朱立仁(1957一)。男，吉林长春人，高级工程师，图2南29号勘探线边坡模型示意图1983毕业于内蒙古鸟达煤矿职工大学采矿工程专业，2009年毕业于辽宁工程技术大学采矿工程函授本科，现任神华宝日希(1)不考虑水的影响计算结果。图3为稳定性

5、系数为0．737时的滑落面，图4勒能源有限公司副总经理。·6·露天采矿技术2011年第4期重重固Z毫1，O●987654321⋯q，-·十一，‘～‘620~．／＼、fXf七—，-!；IlllV^，r3r／l＼llI／／lI{I≮U，，，图94—4线剖面图—．．-．-I＼．一4结论O2U4O6o8Olool2Ul4o160180x／m分析滑坡推力，说明从坡顶至煤层顶板滑坡推图8滑坡推力分布图力迅速增大，然后逐渐减小，直至平衡。所以治理此线增加到1000m，这样在采场东北角形成一个典型类边坡最有效的办法是减小圆弧滑面上方的荷载。直角凸边坡，即是理论上稳定性最

6、小的边坡。加之该参考文献：区边坡岩层、煤层向东南采空区倾斜，其上又有外排[1]时卫民，郑颖人，唐伯明．滑坡稳定性评价方法的探讨[J]．岩土力学，2003，24(4)：545—548．土场，边坡高度达140rn，所以重点对其进行稳定性[2]王东，曹兰柱。宋子岭．第三届现代采矿与安全技术国分析和防治研究。际学术会议论文集[C]．北京：煤炭工业出版社。2008：(1)二维剖面法。沿滑动方向制作剖面(图9)，221-223．用推力法进行稳定性计算。计算结果(表2)说明边[3]任伟中，陈浩．滑坡变形破坏机理和整治工程的模型坡处于稳定状态，主要原因是其剖面的边坡角只

7、有实验研究[J]．岩石力学与工程学报，2005，24(12)，19。。该剖面稳定性不能代表该区边坡稳定性。2137-2141(2)三维稳定分析。根据滑坡机理，寻找最危险[4]宝日希勒露天煤矿边坡工程勘察说明．大雁勘测规划设滑面，得到最小Fs=0．98，说明I区边坡处于不稳定计有限责任公司，2005．状态。表24-4剖面稳定性计算结果