胜利东二号露天矿外排土场稳定性研究.pdf

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1、·1O·露天采矿技术2010年增刊胜利东二号露天矿外排土场稳定性研究孔令伟，孙秀玲，魏庭宾(内蒙古大唐国际锡林浩特矿业有限公司胜利东二号露天煤矿，内蒙古锡林浩特o2(oo0)摘要：针对胜利东二号露天矿未来外排土场的情况，建立了外排土场三维模型，通过有限差分软件对外排土场稳定性进行数值模拟分析，得出外排土场边坡较稳定的结论，预测其破坏模式为顺坡向圆弧滑坡。关键词：排土场；滑坡；稳定性；数值模拟中图分类号：TI)824．7文献标识码：B文章编号：1671—9816(2010)S1—0010—02边坡的稳定分析【1]是岩土工程和土木工程中的(1)模型的建立。依据外排土

2、场的实际状况及发重要研究课题之一。边坡稳定性分析是边坡工程研展趋势，选取模型范围为：方向为水平方向SFA5。，究的根本问题，也是边坡研究中最难的和最迫切解计算范围0～1200m；Y方向为水平方向NE45。，计决的课题乏一。由于边坡失稳的危害闭巨大，加强边算范围0～100m，z方向(垂直方向)向上为正方向，坡稳定性的研究，已受到世界各国的重视。Z方向取0～100m。模型网格划分如图1所示。1排土场边坡稳定性分析方法边坡稳定分析是一个古老的课题，其分析方法种类繁多，各种分析方法都有各自的特点和适用范围。目前使用较多的研究手段口】有以下几种：极限平衡法、有限元(有限差

3、分)法、物理相似模拟试验和非连续变形分析法等。根据胜利东二号露天矿的实际情况，本文选择有限差分法进行数值模拟分析。图1模型网格划分2排土场岩土体的物理力学指标考虑模型在重力的作用下，分析最大不平衡力露天矿开挖后，将剥离的岩土排弃至排土场【4]，的发展趋势、应力及位移的变化，计算外排土场边坡剥离物的物理力学指标[Sl列于表1。的安全系数。模拟所得的图形如图2。①最大不平衡力发展趋势：由图2a可以看出，3胜利东二号露天矿外排土场边坡稳定性数值模最大不平衡力发展趋势收敛，且边坡安全系数为拟分析1．45，模型处于平衡、稳定状态。表1排土场不同岩性的物理力学指标②应力分布

4、：应力的分布主要受排土场自身重力的影响，竖直应力和水平应力在排土场坡体表面指标向下，均随着标高的降低而呈上升趋势，并在坡体底部出现最大值(图2d和图2e)。③位移变化：边坡体呈现以垂直位移为主的沉降变形，在边坡体后部出现50tin的最大沉降变形量，标高1140—1200nl处出现长约680m的沉降区，最大沉降值约4850cm。主要原因是排土场自身重力作用导致，向工作面方向垂向位移逐渐减小收稿日期：2010-0l-o7作者简介：孔令伟(1980一)，男，吉林白城人，采矿硕士学(图2c)；而排土场边坡体前部台阶坡面以略有抬升位。助理工程师。2008年毕业于辽宁工程技

5、术大学，现任大唐的水平位移为主，基底内部各点向上隆起，竖直向上国际锡林浩特矿业有限公司生产技术部采矿计划主管助理。最大位移约为10cm，有挤出的位移趋势，位移值较露天采矿技术2010年增刊a最大不平衡力发展趋势bX方向位移变化云图dX方向应力分布eZ方向应力分布f塑性区分布图2边坡模拟变化图小(图2b)，这是符合排土场位移变化的实际情况的。4结论顺坡向位移主要是剪应力和重力共同作用引起，最(1)运用有限元分析软件建立外排土场边坡模大值为26em，在排土场坡体前部台阶，出现20em拟模型，通过对边坡安全系数、最大不平衡力的发展顺坡向位移。趋势、应力分布规律、变形特

6、征进行数值模拟分析。④塑性区分布：排土场边坡塑性区分布情况(图分析研究表明：外排土场边坡最大不平衡力发展收2f)，塑性区集中在坡体后缘，坡体中部以及前部仅敛，且应力、位移变化相对于整体边坡较小，认为胜有个别单元处出现塑性区，且均与坡表单元无连通，利东二号露天矿外排土场边坡稳定程度较好。坡表面也无拉裂单元出现。(2)通过对影响排土场稳定性因素的分析，根据通过分析，模型在排弃物料自重作用下，排土场模拟中应力及位移发展趋势，外排土场边坡失稳破内部单元虽发生一定的位移，但相对于整体边坡其坏模式为局部顺坡向的圆弧滑动。位移值较小，胜利东二号露天矿外排土场整体边坡参考文献：

7、模型是安全稳定的。[1]杜炜平，颜荣贵．高台阶排土场技术及其发展趋势[J]．(2)外排土场边坡破坏模式：根据数值模拟分析矿冶工程，1998，(3)：1822．中，外排土场坡体前部边坡的应力和位移的发展趋[2]张晋伟．浅谈露天矿排土场灾害及防治[J]．科技情报开势可以看出，在重力和其他外界影响因素的共同作发与经济，2004，(5)：265—266．[3]曹文贵，颜荣贵．排土场边坡稳定性分析方法研究及应用下，排弃物料的强度会降低，边坡体内会出现软弱用[J]．湖南有色金属，1995，(1)：6一l2．滑裂带，致使这部分的顺坡向变形和位移继续增大，[4]冶金部勘察研究总

8、院．黑岱沟露天煤矿边坡及