節(jié)地減損開采模式下邊坡結構及應力發(fā)展規(guī)律
關鍵詞：節(jié)地減損 開采模式 邊坡結構 穩(wěn)定性 應力結構
摘要：為了實現(xiàn)節(jié)地減損開采技術在露天礦的安全應用,對開采過程中的邊坡結構、巖體應力狀態(tài)和穩(wěn)定性進行分析,揭示開采程序和參數(shù)與邊坡應力分布和穩(wěn)定性的耦合規(guī)律。采用剖面法闡述了適用于擴建和新建露天礦的2種節(jié)地減損開采技術方案;分析了邊坡內部的應力類型,建立了降段或靠幫開采造成的不平衡應力分異模型及其誘發(fā)的邊坡牽引式漸進破壞模型。以蒙東地區(qū)露天礦采場端幫的形成和發(fā)展過程為依據(jù)建立了三維模型,并設定模擬條件如下:采場深度從0降段至300 m,每次降段50 m;端幫角度從37°線性提高至45°,每次提高2°;內排土場從0回填至300 m,每次回填50 m。分析得到開挖降段和靠幫開采過程中自重應力和水平應力變化規(guī)律以及開挖降段和內排回填過程中的端幫邊坡穩(wěn)定系數(shù)變化規(guī)律。根據(jù)礦山的設備生產(chǎn)能力和采剝工程量,計算出開挖降段、靠幫開采所需的工程時間,通過回歸分析得到自重和水平應力隨時間的變化規(guī)律,以及時效穩(wěn)定性的變化規(guī)律。研究結果表明:開挖降段過程中,自重和水平應力分別下降了1.6和5.6 MPa,端幫邊坡穩(wěn)定系數(shù)從2.23下降到0.83;靠幫開采過程中,自重和水平應力分別提高了0.5和9.4 MPa;內排回填過程中,端幫穩(wěn)定系數(shù)從0.83提高到1.87。自重應力和水平應力均呈現(xiàn)以采場中心線為軸的對稱結構,在采場范圍內,自重應力呈拱形結構,水平應力呈“楔形”結構;隨著開挖降段深度或端幫邊坡角度的增大,自重應力拱頂曲率和水平應力楔形曲率均不斷減小。自重和水平應力的峰值隨開挖深度的增大呈二次函數(shù)下降,隨開挖時間的增加均呈線性規(guī)律下降,隨端幫邊坡角度的增大呈二次函數(shù)規(guī)律增大。端幫穩(wěn)定系數(shù)隨開挖降段深度的增加呈負指數(shù)降低,隨時間的增長呈二次函數(shù)規(guī)律下降;端幫的穩(wěn)定系數(shù)隨內排回填高度、時間均呈現(xiàn)指數(shù)
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