露天煤矿顺倾层状软岩边坡三维稳定性及其控制研究
本文关键词： 露天煤矿 顺倾软岩边坡 三维极限平衡法 边坡空间形态控制 滑坡预警模型 出处：《辽宁工程技术大学》2015年博士论文 论文类型：学位论文
【摘要】：露天煤矿顺倾层状软岩边坡稳定性及其控制是露天开采领域亟待解决的技术难题之一。论文以白音华一号露天煤矿首采区南帮为工程背景,综合运用现场调研、实验室试验、理论分析、极限平衡理论、基于连续介质力学的离散元数值模拟等手段和方法,对顺倾层状软岩边坡变形破坏机制、三维稳定性计算方法、稳定性的三维效应与控制技术等问题进行了深入系统的研究。从控制边坡弱层暴露长度和时间、有效提高边坡稳定性的角度出发,提出了有利于露天煤矿顺倾层状软岩边坡稳定的横采内排追踪压帮控制开采技术。基于对边坡地质结构特征及潜在滑体空间几何形态的认识,建立了顺倾层状软岩边坡三维滑体的简化力学模型,基于极限平衡理论,通过几何分析与力学分析,推导获得了一种新的顺倾层状软岩边坡三维稳定性计算方法。应用该方法与数值模拟相结合,对比分析了不同开挖工程位置、空间形态条件下顺倾层状边坡的稳定性变化规律,确定了白音华一号露天煤矿首采区南帮边坡的弱层允许暴露长度与允许坡角,进而确定了实施横采内排追踪压帮控制开采技术过程中的边坡空间形态与参数；通过对比分析不同降深与清帮位置时的边坡位移、应力分布与演化特征,揭示了多个弱层对边坡变形与稳定性的叠加效应及清帮减载对边坡稳定性的影响。在分析各种监测系统适用性的基础上,制定了边坡监测方案；基于对典型滑坡过程中位移演化特征的认识,提出了位移加速度分级预警模型。
[Abstract]:The stability and control of bedding soft rock slope in opencast coal mine is one of the technical problems to be solved urgently in the field of open pit mining. This paper takes the south side of the first mining area of Baiyinhua No. 1 opencast coal mine as the engineering background, synthetically applies field investigation and laboratory test. Theoretical analysis, limit equilibrium theory, discrete element numerical simulation based on continuum mechanics and other means and methods are used to calculate the deformation and failure mechanism of bedding soft rock slope and the three-dimensional stability calculation method. The three dimensional effect and control technology of slope stability are studied in depth and systematically. From the angle of controlling the length and time of weak layer exposure, the slope stability can be improved effectively. In this paper, the authors put forward the technique of horizontal mining with tracing pressure and slope control which is favorable to the stability of bedding soft rock slope in opencast coal mine. Based on the understanding of the geological structure characteristics of slope and the spatial geometry of potential sliding body, In this paper, a simplified mechanical model of three dimensional sliding body of bedding soft rock slope is established. Based on the limit equilibrium theory, geometric analysis and mechanical analysis are carried out. A new three-dimensional stability calculation method for downdip layered soft rock slope is derived, which is combined with numerical simulation to compare and analyze the stability variation law of downdip layered slope under different excavation positions and spatial forms. The allowable exposure length and allowable slope angle of the south side slope in the first mining area of Baiyinhua No. 1 opencast coal mine are determined. By comparing and analyzing the displacement, stress distribution and evolution characteristics of slope with different depth reduction and clear slope position, The superposition effect of several weak layers on slope deformation and stability and the influence of clear slope load reduction on slope stability are revealed. Based on the analysis of the applicability of various monitoring systems, the slope monitoring scheme is established. Based on the understanding of the characteristics of displacement evolution in the process of typical landslide, a displacement acceleration classification early warning model is proposed.
【学位授予单位】：辽宁工程技术大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD824
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，本文编号：1534185
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