抚顺西露天矿北帮边坡在地下开采条件下稳定性研究
发布时间：2020-11-12 00:39
在露天矿边坡下进行煤层开采时,边坡岩土体的受力与变形在地下采动的影响下会变得更为复杂,其稳定性也会遭受较大的影响。本文以抚顺西露天矿北帮边坡为研究对象,通过现场调查、理论分析、数值模拟、强度折减法和极限平衡法计算稳定性系数以及层次模糊综合评价等多种方法,研究了地下开采条件下露天矿边坡的变形规律和破坏机理、采空区的处理以及露天矿边坡的稳定性评价等问题。论文的主要研究成果如下:(1)分析以往西露天矿区的勘察设计资料,在掌握并梳理研究区地形地貌、地质构造、地层结构及水文地质情况的基础上,提出了影响露天矿边坡稳定性的因素,重点分析了地下开采对边坡稳定会产生以下三个方面的影响:(1)地下开采降低了边坡岩土体的强度;(2)地下开采打破了边坡坡体内原有应力的平衡状态;(3)地下开采使边坡的水文地质条件发生了改变。(2)通过对研究区地质条件的详细研究并结合理论分析,确定了西露天矿北帮边坡在地下开采的影响下会产生整体滑移和局部倾倒变形的破坏模式,并按其破坏模式将其变形破坏区域划分为潜在滑移破坏区、倾倒变形区和沉陷变形区。(3)运用数值模拟对地下煤层开采条件下露天矿边坡的变形情况进行分析,得出在地下开采条件下,西露天矿北帮边坡岩土体的变形由露天开挖时单纯的向临空面滑移变为了下沉与滑移组合的移动方式,并且边坡的位移与变形量相对于单一的露天开采时明显增大,随着开采规模的扩大,其位移与变形量呈非线性不断提高。(4)运用数值模拟对地下煤层开采条件下露天矿边坡的变形情况进行分析,得出在地下开采条件下,露天矿边坡主要表现出地下采动的变形特征,并且按其变形特征将边坡分为拉张变形区、开采沉陷区和鼓胀变形区等区域。(5)综合数值模拟、稳定性系数计算和层次模糊综合评判的结果,西露天矿北帮边坡在未进行地下开采时处于稳定状态;地下采空后,其稳定性将大幅度降低,随着开采规模的扩大,西露天矿北帮边坡会产生滑向采空区的剧烈破坏;当采用充填开采时,露天矿边坡整体呈向坡内位移的趋势,但是采用充填开采有效控制了边坡的位移和变形,使其整体稳定性较好,露天矿边坡的局部台阶可能会发生破坏。同时由于边坡整体的位移,坡顶断层F1上盘岩土体将沿其断层破碎带产生俯冲沉降变形,坡顶断层F1和F1A之间区域的变形会进一步加大。
【学位单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TD804
【部分图文】：
2 研究区概况究区概况ic Information of The Study Area究区地质环境条件(Geological and Environmental Che StudyArea)理位置西露天矿坐落于抚顺煤田的西部，矿坑以北是为抚顺市的新抚道，东侧为东露天矿旧采场，南临千台山北侧山脚。矿坑东北站，西方向 45km 即为沈阳北站。研究区周围公路、铁路网相便利，地理位置优越。详见航拍图 2-1，交通位置图 2-2。N
顺西露天矿坐落于抚顺煤田的西部，矿坑以北是为抚顺市的新抚 省道，东侧为东露天矿旧采场，南临千台山北侧山脚。矿坑东北方西站，西方向 45km 即为沈阳北站。研究区周围公路、铁路网相达便利，地理位置优越。详见航拍图 2-1，交通位置图 2-2。图 2-1 研究区航拍图Figure 2-1Aerial map of study area抚顺西露天矿北帮比例尺0 0.5 1kmN
2.1.2 地形地貌研究区西露天矿北帮位于抚顺煤田的中西部，地貌单元属于长白山支脉西南延伸部分低山丘陵向平原过渡带，周围地势由东向西倾向。地表标高：东西向+70~+205m 东部略高，地形坡度为 2‰左右，南北向+70~+205m 南高北低。抚顺煤田南部为东西向连绵起伏的丘陵地带，丘陵山脉呈 NE、SW 走向，北部为浑河一级阶地，详见图 2-3。研究区总体地貌类型有两种，一种为自然地形地貌，另一种为人为地形地貌。在自然地形地貌上，研究区地处丘陵向平原过渡地带，地貌单元为构造剥蚀地形（低缓丘陵）、剥蚀堆积地形（坡积裙）、堆积地形（浑河冲洪积平原）。其中，低缓丘陵的地形标高在+120~+205m，丘陵山顶呈浑圆形，主要岩性由玄武岩、凝灰岩、煤系地层组成；坡积裙主要分布于丘陵北坡坡麓及坡缘处；浑河冲洪积平原主要分布于研究区北部，属于阶地后缘，并与坡积裙衔接，标高在+70~+87m，由南向北缓倾。人为地形地貌即为由人为数十年的采矿活动形成的，东西长约 6.6km，南北宽约 2.2km，深约 400m 的西露天采坑。
【参考文献】
本文编号：2879986
【学位单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TD804
【部分图文】：
2 研究区概况究区概况ic Information of The Study Area究区地质环境条件(Geological and Environmental Che StudyArea)理位置西露天矿坐落于抚顺煤田的西部，矿坑以北是为抚顺市的新抚道，东侧为东露天矿旧采场，南临千台山北侧山脚。矿坑东北站，西方向 45km 即为沈阳北站。研究区周围公路、铁路网相便利，地理位置优越。详见航拍图 2-1，交通位置图 2-2。N
顺西露天矿坐落于抚顺煤田的西部，矿坑以北是为抚顺市的新抚 省道，东侧为东露天矿旧采场，南临千台山北侧山脚。矿坑东北方西站，西方向 45km 即为沈阳北站。研究区周围公路、铁路网相达便利，地理位置优越。详见航拍图 2-1，交通位置图 2-2。图 2-1 研究区航拍图Figure 2-1Aerial map of study area抚顺西露天矿北帮比例尺0 0.5 1kmN
2.1.2 地形地貌研究区西露天矿北帮位于抚顺煤田的中西部，地貌单元属于长白山支脉西南延伸部分低山丘陵向平原过渡带，周围地势由东向西倾向。地表标高：东西向+70~+205m 东部略高，地形坡度为 2‰左右，南北向+70~+205m 南高北低。抚顺煤田南部为东西向连绵起伏的丘陵地带，丘陵山脉呈 NE、SW 走向，北部为浑河一级阶地，详见图 2-3。研究区总体地貌类型有两种，一种为自然地形地貌，另一种为人为地形地貌。在自然地形地貌上，研究区地处丘陵向平原过渡地带，地貌单元为构造剥蚀地形（低缓丘陵）、剥蚀堆积地形（坡积裙）、堆积地形（浑河冲洪积平原）。其中，低缓丘陵的地形标高在+120~+205m，丘陵山顶呈浑圆形，主要岩性由玄武岩、凝灰岩、煤系地层组成；坡积裙主要分布于丘陵北坡坡麓及坡缘处；浑河冲洪积平原主要分布于研究区北部，属于阶地后缘，并与坡积裙衔接，标高在+70~+87m，由南向北缓倾。人为地形地貌即为由人为数十年的采矿活动形成的，东西长约 6.6km，南北宽约 2.2km，深约 400m 的西露天采坑。
【参考文献】
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本文编号：2879986
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