露天矿边坡稳定总结1

第一章第一章 概论概论 1 1 概述 一 边坡的重要性 1 节省成本 2 安全生产 二 国内外露天矿边坡概述 1 露天矿开采现状及发展趋势 2 列举优化边坡的实例 1 2 基本概念 一 采场边坡 一 露天矿边坡 1 山坡露天矿 2 凹陷露天矿 二 边坡 1 底帮边坡 2 顶帮边坡 3 端帮边坡 三 边坡角 1 工作帮坡角 2 非工作帮坡角 废正角 二 排土场边坡 1 外排土场建立条件 2 内排土场建立条件 3 排土场台阶高度 坡面角 4 排土排弃物的性质 5 稳定性分析 1 3 滑坡概论及研究意义 一 边坡变形种类 1 剥离 振动 风化 2 崩落 陡立柱状岩体突然倒塌滚动 3 滑动 沿一定的面或带缓慢移动 滑坡 4 流动 指饱和水的松软岩体沿 4 度 6 度甚至更缓的斜面流动 5 沉陷变形 垂直下沉 排土场管理主因 所以规范规定排土场到边坡一定距离范围内有 2 5 的反坡 如图 2 所示 3 滑坡危害 1 阻断运输线路 铁道 公路 胶带 2 推倒 掩埋采掘运输设备 3 破坏地面工业民用建筑物 总体规划不合格 地面建筑物安全距离采场 0 200m 200m 即按 200 米设置 排土场造成周边地面地形变形滑坡危害较大 如神华准能黑岱沟储煤仓 铁路地面 胶带 走廊等案例 4 优化边坡角 同时考虑两个问题 1 剥离费 2 边坡维护费 1 4 露天矿边坡的特点 与水库岸坡 坝肩 引水渠道 铁路 公路路堑和路堤 山区挖方工程的的边坡相比有以 下特点 一 边坡较高 几米到 600 米 走向长 揭露的岩层多 岩体结构复杂 二 煤矿边坡岩体主要是沉积岩 层理明显 弱夹层较多 岩石强度低 稳定边坡 角大 约 40 度以下 金属矿主要是岩浆岩 变质岩 强度高 但断层 节理发育 不利于边坡稳定 稳定边 坡 角大约 50 度以下 3 主要是滑动变形 四 露天矿边坡是人工机械开挖边坡 边坡岩体较破碎 边坡一般不加维护 易受风化作用 影响 五 露天矿场每日受爆破 机车行走等因素 边坡受振动影响大 受到的设备自身载荷及 冲击载荷较大 六 露天矿服务年限长 内排有利于防治边坡滑坡 陡帮开采配合内排效果较好 如平装西露天煤矿 七 不同地段边坡稳定程度是不同的 重要的建 构 筑物 高压线和铁路等一级建筑物 要求稳定性高 1 5 研究内容及步骤 一 研究内容 1 边坡岩体中各种结构面 如断层 层面 节理 裂隙分布状态 2 结构面的物理力学性质 3 水 4 开采工艺 河流 爆破 构造应力 5 设计边坡 6 提出防滑措施 7 边坡监测 二 研究步骤 1 矿山勘探 设计阶段必须开始边坡工作 2 矿山投产后 做大量的边坡实验研究 校核边坡稳定角 3 长期性工作 直到露天矿寿命结束 4 最后评价 第二章第二章 影响边坡稳定性的因素影响边坡稳定性的因素 引言 因素分类 1 内因 岩石的矿物组成及地质结构 2 外因 水 震动 构造应力 采矿活动 风化及温差 2 1 岩石矿物组成的影响 1 不同矿物的强度不同 1 Na K Ca Mg 等化合物易溶于水 为不稳定矿物 2 蒙脱石 OH 4Al4SiO8O20 吸水性强而透水性差 易导致滑坡 2 岩石是矿物的集合体 3 岩石有晶质 非晶质 碎屑质 硅质胶结 钙质胶结 泥质胶结 粒度 0 005mm 时 粒度增加时 内摩擦角减小 4 岩石的构造有定向与非定向之别 2 2 岩体结构面 结构体 岩体结构 定义 结构面 岩体中这些自然生成的强度减弱面统称为结构面 结构体 这些结构面将岩体切割成不同规模和几何形态的块体 工程岩体 有结构面和结构体组成的具有一定结构的地质体的一部分 一 结构面 I V 级 煤矿中主要 5 种面 1 软弱夹层 粘土层 碳质页岩层 泥岩 薄煤层 页岩层 2 岩层面 节理 3 断层 4 节理 裂隙 节理是构造裂隙 裂隙是原生裂隙 5 片理 页理 压应力作用下动力变质的结果 二 结构体 I V 级 三 岩体 结构 2 3 水的影响 露天矿采场及排土场边坡防水便等于防滑 雨后 雨季 解冻时期 现场防治水办法介绍 一 水在岩石中存在的的形态 一 气态水 是结晶水及化学水 对岩体稳定性影响不大 二 结合水 1 吸附水 或强结合水 强结合水 70000 倍重力加速度不能使其分离 2 薄膜水 或弱结合水 弱结合水 长期荷载可能被挤出 结合水是在岩石中颗粒表面与水分子的吸引力 静电引力 而结合的水 吸附水 是颗粒表层或离子的吸附层内的水分子 在分子力作用下 不能移动 薄膜水 是离子扩散层内的水分子 若在分子力作用下可能移动 在长期荷载作用下可能 部分被挤出 三 自由水 是土岩颗粒水化膜以外的水 受重力影响 分毛细水和重力水 1 毛细水 孔隙角水 悬浮水 毛细孔水 毛细孔水是岩石毛细孔内的水 结合水除外 它与重力水相同 可以传递静压力 2 重力水 渗流水 地下水 四 固态水 冰 体积增大 扩大裂隙 减弱岩体强度 融冰期边坡易滑原因 总之 边坡岩体内的水主要是结合水和自由水 二 水对边坡的不利影响主要表现 1 软化岩体 降低其强度 2 静水压力 3 动水压力 自由水在重力作用下流动 对岩石产生动水压力 三 地下水在边坡内的分布 1 在松软土岩中水位变化 2 坚硬岩石中裂隙水无定向 坚硬岩石的水文地质条件不易掌握全貌 水位差异很大 4 静水压力作用 露天矿上部风化带岩层受水浸润后容重增加 岩石饱和水容重 0 干容重 n 空隙比 w 水容重 d 岩石比重 饱水重量 干重量 孔隙水重量 浮重量 则岩柱所受浮力 wn 0 wnvdnvP 1 wvndnvP 1 1 1 1 wdnv 1PPP 1 1 wwdnvnvdnv 1 nvnvww wv 静水压力就是水压三角形乘积 中点水压强度 实践中 当坡底处断裂面无渗流时 则该处的水 的压强不等于零 并可达到高峰值 5 动水压力作用 动水压力是指渗流水 在流通过程中作用于岩石颗粒上的渗流力 它是体积力 实验表明 多孔隙 或裂隙 水相互贯通 因而产生渗流水 动水压力 圆管内的水流运动时需要克服阻力 1 与管径大小成反比 2 与两端压差成正比 3 岩石介质中水的渗流阻力与孔隙率成反比 动水压力 计入 P 浮力 静动压力为矢量和 滑面上切向法向分力 N 指向滑面 结论 稳定渗流边坡的水压 包括静压与动压 可近似按滑面上各点水的压强乘以该处滑 面面积计算即近似等于滑面上的静水压力值 2 4 爆破作业 振动影响 一 影响因素 1 爆破震动增加了边坡的滑动力 2 爆破作用破坏边坡岩体 降低了岩体强度 使雨水地下水易于沿爆破后岩石裂隙渗透 加速岩体风化 3 穿 采 运设备作业时 使饱和水岩土液化 二 破坏主因 震波在岩石中传播有纵波 横波 主要是纵波 三 减震措施 1 控制一次爆破药量 2 微差爆破最佳时间 不使各次震波峰值叠 加而达到最高值 3 采用预裂爆破 缓冲爆破 2 5 构造应力影响 sin H AB wH