振动对松软含煤夹层顺层边坡稳定性影响的模型研究

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1、第25卷第2期矿业工程研究Vo1．25No．22010年6月MineralEngineeringResearchJun．2010振动对松软含煤夹层顺层边坡稳定性影响的模型研究陈朝玉t-z，黄文辉，谭华(1．中国地质大学a匕京)能源学院京100083；2．贵州地矿局104队，贵州都匀558000)摘要：露天煤矿开采形成的采坑松软含煤夹层顺层边坡的稳定性研究是治理边坡提高煤采率的基础，本研究将处于静态平衡状态的松软含煤夹层顺层岩体边坡在振动作用下的滑移失稳问题视为层面抗剪强度指标(c)弱化造成的．通过振动模型实验研究发现，在层

2、面强度及振动频率一定时，随着振动速度的增加，松软含煤夹层等效动内摩擦角和等效动粘聚力弱化值逐渐增大，且它们与振动速度成幂函数关系刑用等效内摩擦角、弱化值及岩层倾角关系可判断振动作用下煤矿采坑松软含煤夹层面性质的顺层边坡的动稳定性．关键词：松软含煤夹层；滑移失稳：等效动内摩擦角：等效动粘聚力中图分类号：TD235．4文献标识码：A文章编号：1674-5876(2010)02-0029-04对煤矿采坑含煤夹层顺层边坡滑坡形成机制的1振动模型试验原理研究是评价、预测、防治采坑含煤夹层顺层边坡和已本文利用自行设计制作的模拟爆破振动

3、箱(见图发生滑移的采坑含煤夹层顺层边坡稳定性的基础工1)，对松软含煤夹层层面性质的顺层边坡失稳机制进作．频繁的爆破作业是影响滑坡体滑动的主要原因之行试验研究．由于原岩厚重，难以进行原样试验，所以本一[1]．关于边坡稳定性的研究近3O年已有较大进展圆．次试验利用水泥砂浆制作模拟松软含煤夹层顺层边目前有关煤矿采坑含煤夹层顺层边坡的爆振研究却坡，取现场顺层边坡的松软含煤夹层作为模拟边坡的几乎没有，而受边坡影响的煤矿安全问题是制约我国含煤夹层圈．根据需要在层面间添加一定粘合剂使之到煤炭工业可持续发展的重要“瓶颈”，是煤炭工业必须达

4、现场测得的松软含煤夹层层面强度，为了让爆振作重视并需要得到解决的重大科研课题圈．为方便研究，用下边坡稳定性问题的研究得到简化，可将爆破振动本研究取与黔西北邻近的云南小龙潭露天煤矿采坑分解为水平和垂直方向进行试验，通过改变冲击球高顺层边坡松软含煤夹层煤作为室内研究的夹层体．为度和增减弹簧数量来模拟爆破在水平和垂直方向产了取点的方便和所取点具有的代表性，本研究选边坡生的振动对含煤夹层顺层边坡层面强度的影响．根据周缘及破坏较小的松软含煤夹层层面做现场强度试振动箱的性能测试及其分析，其试验装置模拟爆破振验．把测得的、c值加权平均作

5、为室内试件层面的强动是完全可行的昀．度值网．再对松软含煤夹层层面性质顺层边坡失稳机制2顺层边坡含煤夹层强度弱化试验进行室内爆破模拟实验研究．最后把炮振模拟实验测2．1试验方案得数据进行回归分析来诊断松软含煤夹层顺层边坡的动稳定性．(1)水泥砂浆制作A、B两组模拟边坡，试件A尺收稿日期：2010-04-01基通拿信项作目者：国家重点基础研究发展计划(2oo6cB202202)：贵州地矿局地质科研资助项(2o094091：陈朝玉(1974-)，男，四川乐山人，博士生，工程师，研究方向：地质勘查、岩土工程．Emaii：ehenc

6、haoyuBun@163．c0m29寸25cm×20cm×8cm，试件B尺寸45m×25cm×式中，G为试件A的重量，kN；S为A、B之间的接触8cm；密度2-3—2．4g／cm之间，单轴抗压强度在120面积，m2．由式(1)可得，含煤夹层强度指标(=14．3。，130MPa之间．夹层采用现场顺层边坡的松软含煤夹层c=1．2kPa)的等效静内摩擦角51．6。，等效静粘聚力代替实测松软含煤夹层顺层面强度(=14．3o=1．2kPa)coo=1．5kPa．一定，振速变化、岩层倾角在l0。一40。之间变化的顺层2．2．2振动作用

7、下舍煤夹层等效动强度的计算边坡进行水平和垂直振动模拟试验各4组，每组3次；边坡滑移失稳时，由于刚性层面与松软含煤夹层共计24次试验．(2)水平振动试验：摆球冲击振动箱，产间的咬合作用，松软含煤夹层顺层结构面边坡失稳的生0—20cnds的振速，变水平弹簧数量，使其产生1O滑移面通常会发生在松软含煤夹层内部翻．当含煤夹层60Hz的频率．(3)垂直振动试验：冲击球冲击振动箱以顺层边坡在模拟爆振作用下恰好处于滑移状态时，由及变竖向弹簧数量，使其产生的垂直振速在0～30于振动作用时间极短，此时可视为含煤夹层滑移面剪cnds范围内，频

8、率在lO一60Hz之间．切贯通和动粘聚力已消散为零；根据极限平衡理论，可得夹层动内摩擦角仇近似等于层面倾角．当层面倾角等于仇时，由抗剪强度相等原理及库仑定律可建立如下关系式．r=c#o-tantpa=纽tan纽tan(2)假设层面倾角等于动内摩擦角时的抗剪强度完全由等效动粘聚力来发挥坝Ⅱ此时dD=0刑用