古书院煤矿矸石山稳定性分析及治理措施研究
发布时间：2021-08-21 21:10
煤矸石山在自然状态下长时间堆积势必存在失稳隐患,对其周围的居住区及生态环境构成威胁。因此,对煤矸石山的稳定性分析研究显得十分必要。论文以古书院矿煤矸石山治理为工程背景,采用理论分析、数值模拟及现场实测相结合方法开展煤矸石山稳定性分析,并在此基础上展开治理措施探索。研究取得的结论有以下几点:（1）通过对煤矸石山的失稳模式研究,得到煤矸石山的失稳主要表现为内部滑动、沿接触面滑动和软弱基底破坏引起滑塌三种模式;分析得到影响煤矸石山稳定性的因素主要包含矸石山散体物理力学性质、堆体结构、降雨入渗及堆积方式等四个方面,其中矸石散体物理力学性质是影响矸石山稳定性的最主要因素之一。（2）通过现场试验及相关力学试验,得到煤矸石山物理力学参数,为理论公式及数值模拟求解稳定性系数提供依据。基于极限分析上限法理论和不平衡推力原理,引入强度折减法理论,对边坡滑移体的运动力学特性和受力状态进行了研究,推导得出煤矸石山稳定性系数计算公式,并且建立了古书院矿矸石山边坡稳定性评判标准。结合古书院矸石山工程特点和试验参数,求解得到相应的矸石山稳定性系数。（3）采用FLAC数值模拟方法对矸石山稳定特性进行了分析,并结合理论...
【文章来源】：西安科技大学陕西省
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
矸石山综合改良技术模式
西安科技大学硕士学位论文12图2.1基底稳定条件下矸石山失稳示意图2.2桑树坪矿矸石山失稳造成运输车被掩盖压出验算，验算过程中，可通过剪切试验确定所需的基底岩石强度参数，其中需特别注意矸石散体的抗剪强度取值问题。如果矸石散体呈现坚硬状态的岩石时，可视其内聚力为零，其内摩擦角应该取用其自然休止角；而当矸石散体已发生风化且为粘土质状态时，应采用剪切试验确定抗剪强度参数。运用极限平衡法进行稳定性求解时，可按图2.3选取3~4个滑动面进行计算。可认为滑动面上端始于矸石山顶部台阶表面，且和水平面成45°+φ2夹角，同理可以得到，滑动面下端与基底面成45°-φ2夹角。滑动面穿出基底面的位置并不在坡脚，而是距离坡脚有一定距离。经过多次计算，可认为最小系数为该软弱基底矸石山的安全稳定系数。2007年5月31日河南义马矸石山发生坍塌事故，究其原因，矸石山堆积物下方原有地层为倾斜的软弱土层，在雨水及自燃影响下发生崩塌、泥石流，造成锅炉人员1死3伤，详见图2.4。图2.3软弱基底的矸石山失稳分析示意图图2.4河南义马矸石山发生坍塌事故（3）倾斜基底的矸石山现实中，许多煤矿的矸石依靠周围的山谷或者斜坡堆放，势必造成矸石散体堆放出现倾斜分层。如果倾斜基底为足够大的单一岩石，滑移面则很有可能出现在散体矸石与这个单一岩石的接触面。
西安科技大学硕士学位论文12图2.1基底稳定条件下矸石山失稳示意图2.2桑树坪矿矸石山失稳造成运输车被掩盖压出验算，验算过程中，可通过剪切试验确定所需的基底岩石强度参数，其中需特别注意矸石散体的抗剪强度取值问题。如果矸石散体呈现坚硬状态的岩石时，可视其内聚力为零，其内摩擦角应该取用其自然休止角；而当矸石散体已发生风化且为粘土质状态时，应采用剪切试验确定抗剪强度参数。运用极限平衡法进行稳定性求解时，可按图2.3选取3~4个滑动面进行计算。可认为滑动面上端始于矸石山顶部台阶表面，且和水平面成45°+φ2夹角，同理可以得到，滑动面下端与基底面成45°-φ2夹角。滑动面穿出基底面的位置并不在坡脚，而是距离坡脚有一定距离。经过多次计算，可认为最小系数为该软弱基底矸石山的安全稳定系数。2007年5月31日河南义马矸石山发生坍塌事故，究其原因，矸石山堆积物下方原有地层为倾斜的软弱土层，在雨水及自燃影响下发生崩塌、泥石流，造成锅炉人员1死3伤，详见图2.4。图2.3软弱基底的矸石山失稳分析示意图图2.4河南义马矸石山发生坍塌事故（3）倾斜基底的矸石山现实中，许多煤矿的矸石依靠周围的山谷或者斜坡堆放，势必造成矸石散体堆放出现倾斜分层。如果倾斜基底为足够大的单一岩石，滑移面则很有可能出现在散体矸石与这个单一岩石的接触面。
【参考文献】：
期刊论文
[1]煤矿矸石处理技术现状与展望[J]. 周楠,姚依南,宋卫剑,何志伟,孟国豪,刘玉. 采矿与安全工程学报. 2020(01)
[2]煤矸石的综合治理及其开发利用现状[J]. 姚逸,邓秋婷,李艺,卢海,邹荣灿. 中国资源综合利用. 2019(12)
[3]平顶山五矿煤矸石环境危害与防治措施探讨[J]. 王少辉,杨家林,闫晋龙. 地下水. 2019(05)
[4]峰峰矿区煤矸石治理方法的分析与评价[J]. 刘文欣. 煤炭加工与综合利用. 2019(08)
[5]云岗矿矸石山生态恢复综合治理的研究[J]. 石慧娟. 山东煤炭科技. 2019(01)
[6]关于陈旧矸石场的工程技术治理设计[J]. 马双提. 环境与可持续发展. 2017(06)
[7]浅谈阳煤集团矸石山治理经验[J]. 李晓芳. 山西水土保持科技. 2015(04)
[8]基于判别分析法的中小型煤矸石堆稳定性评价[J]. 万佳文,唐朝晖,苏红瑞,孙巧. 安全与环境工程. 2015(06)
[9]固结煤矸石抗剪强度特征试验[J]. 李东升,刘东升. 重庆大学学报. 2015(03)
[10]基于极限平衡法的露天矿边坡稳定性分析[J]. 王鸿,吴启海,周登红. 现代矿业. 2014(09)
硕士论文
[1]煤矸石风化强度特性及稳定性研究[D]. 贺文俊.重庆大学 2016
[2]矸石山粒径分布及其渗透的非均匀性研究[D]. 赵芳芳.辽宁工程技术大学 2012
[3]南桐煤矿矸石山的稳定性分析及防治措施研究[D]. 粟俊江.重庆大学 2008
本文编号：3356343
【文章来源】：西安科技大学陕西省
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
矸石山综合改良技术模式
西安科技大学硕士学位论文12图2.1基底稳定条件下矸石山失稳示意图2.2桑树坪矿矸石山失稳造成运输车被掩盖压出验算，验算过程中，可通过剪切试验确定所需的基底岩石强度参数，其中需特别注意矸石散体的抗剪强度取值问题。如果矸石散体呈现坚硬状态的岩石时，可视其内聚力为零，其内摩擦角应该取用其自然休止角；而当矸石散体已发生风化且为粘土质状态时，应采用剪切试验确定抗剪强度参数。运用极限平衡法进行稳定性求解时，可按图2.3选取3~4个滑动面进行计算。可认为滑动面上端始于矸石山顶部台阶表面，且和水平面成45°+φ2夹角，同理可以得到，滑动面下端与基底面成45°-φ2夹角。滑动面穿出基底面的位置并不在坡脚，而是距离坡脚有一定距离。经过多次计算，可认为最小系数为该软弱基底矸石山的安全稳定系数。2007年5月31日河南义马矸石山发生坍塌事故，究其原因，矸石山堆积物下方原有地层为倾斜的软弱土层，在雨水及自燃影响下发生崩塌、泥石流，造成锅炉人员1死3伤，详见图2.4。图2.3软弱基底的矸石山失稳分析示意图图2.4河南义马矸石山发生坍塌事故（3）倾斜基底的矸石山现实中，许多煤矿的矸石依靠周围的山谷或者斜坡堆放，势必造成矸石散体堆放出现倾斜分层。如果倾斜基底为足够大的单一岩石，滑移面则很有可能出现在散体矸石与这个单一岩石的接触面。
西安科技大学硕士学位论文12图2.1基底稳定条件下矸石山失稳示意图2.2桑树坪矿矸石山失稳造成运输车被掩盖压出验算，验算过程中，可通过剪切试验确定所需的基底岩石强度参数，其中需特别注意矸石散体的抗剪强度取值问题。如果矸石散体呈现坚硬状态的岩石时，可视其内聚力为零，其内摩擦角应该取用其自然休止角；而当矸石散体已发生风化且为粘土质状态时，应采用剪切试验确定抗剪强度参数。运用极限平衡法进行稳定性求解时，可按图2.3选取3~4个滑动面进行计算。可认为滑动面上端始于矸石山顶部台阶表面，且和水平面成45°+φ2夹角，同理可以得到，滑动面下端与基底面成45°-φ2夹角。滑动面穿出基底面的位置并不在坡脚，而是距离坡脚有一定距离。经过多次计算，可认为最小系数为该软弱基底矸石山的安全稳定系数。2007年5月31日河南义马矸石山发生坍塌事故，究其原因，矸石山堆积物下方原有地层为倾斜的软弱土层，在雨水及自燃影响下发生崩塌、泥石流，造成锅炉人员1死3伤，详见图2.4。图2.3软弱基底的矸石山失稳分析示意图图2.4河南义马矸石山发生坍塌事故（3）倾斜基底的矸石山现实中，许多煤矿的矸石依靠周围的山谷或者斜坡堆放，势必造成矸石散体堆放出现倾斜分层。如果倾斜基底为足够大的单一岩石，滑移面则很有可能出现在散体矸石与这个单一岩石的接触面。
【参考文献】：
期刊论文
[1]煤矿矸石处理技术现状与展望[J]. 周楠,姚依南,宋卫剑,何志伟,孟国豪,刘玉. 采矿与安全工程学报. 2020(01)
[2]煤矸石的综合治理及其开发利用现状[J]. 姚逸,邓秋婷,李艺,卢海,邹荣灿. 中国资源综合利用. 2019(12)
[3]平顶山五矿煤矸石环境危害与防治措施探讨[J]. 王少辉,杨家林,闫晋龙. 地下水. 2019(05)
[4]峰峰矿区煤矸石治理方法的分析与评价[J]. 刘文欣. 煤炭加工与综合利用. 2019(08)
[5]云岗矿矸石山生态恢复综合治理的研究[J]. 石慧娟. 山东煤炭科技. 2019(01)
[6]关于陈旧矸石场的工程技术治理设计[J]. 马双提. 环境与可持续发展. 2017(06)
[7]浅谈阳煤集团矸石山治理经验[J]. 李晓芳. 山西水土保持科技. 2015(04)
[8]基于判别分析法的中小型煤矸石堆稳定性评价[J]. 万佳文,唐朝晖,苏红瑞,孙巧. 安全与环境工程. 2015(06)
[9]固结煤矸石抗剪强度特征试验[J]. 李东升,刘东升. 重庆大学学报. 2015(03)
[10]基于极限平衡法的露天矿边坡稳定性分析[J]. 王鸿,吴启海,周登红. 现代矿业. 2014(09)
硕士论文
[1]煤矸石风化强度特性及稳定性研究[D]. 贺文俊.重庆大学 2016
[2]矸石山粒径分布及其渗透的非均匀性研究[D]. 赵芳芳.辽宁工程技术大学 2012
[3]南桐煤矿矸石山的稳定性分析及防治措施研究[D]. 粟俊江.重庆大学 2008
本文编号：3356343
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