深凹露天礦高陡邊坡穩(wěn)定性研究

深凹露天開采是目前世界露天采礦的發(fā)展趨勢，隨著邊坡的加高加陡，高應力累積及誘發(fā)的巖體損傷機理更加復雜，露天礦山生產經濟性與安全性之間的矛盾愈發(fā)突出，迫切需要發(fā)展能夠反映高陡邊坡特點的穩(wěn)定性理論和失穩(wěn)控制方法，為邊坡優(yōu)化設計提供理論支撐。 本項目基于攝影測量手段，結合損傷理論和微震監(jiān)測技術，建立了基于微震監(jiān)測數據、節(jié)理巖體數字圖像數據和巖體流變損傷時效特征的邊坡巖體強度損傷時變模型，通過室內物理模擬實驗，借助多種數字化設備對邊坡變形破壞過程進行監(jiān)測，得出了高陡邊坡的變形破壞規(guī)律。通過現場測試、理論分析，建立了考慮巖體強度損傷時效性和在水平構造應力主導的地應力作用下高陡邊坡穩(wěn)定性分析理論，開發(fā)出考慮水平地應力作用的三維極限平衡分析模型與程序，發(fā)展并完善了基于三維數值模擬和三維極限平衡分析相結合的邊坡穩(wěn)定性分析與優(yōu)化設計方法，建立了基于GIS數據平臺和多源信息融合的邊坡時空四維穩(wěn)定性動態(tài)實時評估系統(tǒng)，為高陡邊坡失穩(wěn)預測預報提供了新的方法。突破單純依據表象監(jiān)測信息判斷邊坡變形破壞的傳統(tǒng)思路，提出了實時、準確地獲取高陡邊坡穩(wěn)定性信息的實用高新技術系統(tǒng)，為邊坡時空四維穩(wěn)定性分析提供了可靠依據。建立了基于巖體流變損傷和邊坡潛在破壞模式識別的高陡邊坡智能化失穩(wěn)預測與加固決策系統(tǒng)，為礦山高陡邊坡工程的整體安全穩(wěn)定提供了保障，形成了深凹露天礦高陡邊坡穩(wěn)定性評價、預測和控制的系列化實用理論和技術，并在水廠鐵礦、凹山鐵礦、石人溝鐵礦、黑山鐵礦露天轉地下邊坡、廟溝鐵礦擴幫加陡邊坡以及撫順西露天礦得到應用和檢驗。 2100433B

本項目突破以往邊坡變形破壞依據表象監(jiān)測信息判斷的傳統(tǒng)思路，以三維數字圖像掃描技術、微震監(jiān)測技術等為手段，揭示考慮巖體損傷時效性和在水平構造應力主導的地應力場作用下的高陡邊坡變形破壞機理，建立準確、實時獲取高陡邊坡穩(wěn)定性信息的實用高新技術系統(tǒng)；建立考慮巖體強度時效特性及水平地應力的三維極限平衡分析方法，發(fā)展并完善基于三維數值模擬和三維極限平衡分析相結合的邊坡優(yōu)化設計方法；采用信息邊坡工程學的理論和方法，建立基于GIS數據平臺和多源信息耦合的時空四維邊坡態(tài)勢評估系統(tǒng)和滑坡預警系統(tǒng)，實現傳統(tǒng)力學分析方法向信息化、可視化和時空四維化的轉換，為復雜條件下礦山邊坡動態(tài)穩(wěn)定性分析及滑坡預測預報提供新的方法；建立基于巖體流變損傷和邊坡潛在破壞模式識別的高陡邊坡智能化失穩(wěn)預測與加固決策系統(tǒng)，為礦山高陡邊坡工程整體安全穩(wěn)定提供保障。研究成果將形成深凹露天礦高陡邊坡穩(wěn)定性分析、預測和控制的系列化實用理論和技術。

迄今為止，國內外礦床露天開采工藝中的廢石剝離、廢石運輸與排放、邊坡維護、廢石場的復墾與綠化等幾個重要環(huán)節(jié)的內在規(guī)律與關聯性研究缺乏深度挖掘。傾斜礦體露天開采所形成的直線形邊坡穩(wěn)定性差，廢石剝離量大，礦石生產成本高企。從空間與時間的角度出發(fā)，運用彈塑性理論深入研究深凹露天邊坡巖體應力分布規(guī)律，推導不同情況下凸曲線形邊坡自穩(wěn)的數學與力學表達式。運用工業(yè)與系統(tǒng)工程的方法，開展深凹露天礦、淺埋露天礦精細化開采理論與方法研究，基于相關數字礦山軟件，建立露天開采信息系統(tǒng)。在保證露天邊坡臨空時間最短、邊坡穩(wěn)定的前提下，以整個露天采場廢石運輸功最小為原則，用就近剝離的廢石對完成回采分段處邊坡進行快速回填護坡，降低邊坡維護與治理費用，從而把條件合適的深凹露天最終邊坡角提高5～8 ，減少巨大的廢石剝離量，發(fā)展礦山巖石力學邊坡維護理論，初步建立我國露天礦山精細化開采理論體系，實現露天礦安全、低成本、環(huán)保開采。

《滲流作用下露天礦邊坡動態(tài)穩(wěn)定性及控制技術》系統(tǒng)總結作者在撫順西露天礦北幫邊坡穩(wěn)定性研究方面的科研成果和工程實踐。書中結合我國露天煤礦邊坡穩(wěn)定性研究的現狀和發(fā)展趨勢，以撫順西露天礦北幫邊坡穩(wěn)定性工程實踐為例，系統(tǒng)揭示了降雨滲流下露天礦邊坡蠕動變形發(fā)展規(guī)律，建立了蠕動邊坡穩(wěn)定性動態(tài)控制技術體系，提出了“根據弱層的蠕變特性掌握動態(tài)變形發(fā)展規(guī)律、疏干排水控制雨季水壓動態(tài)變化減緩加速變形、以采礦方案的調整和內排跟進為主并適當的加固措施為輔的”動態(tài)控制技術方法進行邊坡穩(wěn)定性動態(tài)評價，同時介紹了治理工程及效果。

《滲流作用下露天礦邊坡動態(tài)穩(wěn)定性及控制技術》可供地質、水利、交通、采礦、國防等從事巖土工程的生產、科研人員參考，亦可作為高等院校工程地質、水利工程、采礦工程、巖土工程等專業(yè)研究生的教學參考書。

邵安林編著的《露天礦深部開采運輸系統(tǒng)實踐與研究》以鞍鋼集團礦業(yè)公司作為研究基地，總結了目前深凹露天礦運輸系統(tǒng)存在的種種不足，并針對目前的難題，對近年來業(yè)內所關注的研究方向，即雙能源汽車和整車提升進行了深入探討。在綜合了國內外研究成果和鞍鋼集團礦業(yè)公司多年的實踐經驗之后，本書作者提出了一個大膽的設想，即輕質氣體(氦氣、氫氣)平臺低空運搬系統(tǒng)，利用輕質氣體氣球提供的巨大升力將礦巖提至空中并進行運輸，變礦巖的地面運輸為空中運輸?！堵短斓V深部開采運輸系統(tǒng)實踐與研究》可供各大礦山管理人員、技術人員、高等院校相關專業(yè)的師生參考。