留矿法开采挂帮矿过程中边坡稳定性分析及防治措施研究

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露天矿山由露天开采向地下开采过渡期间,在保证露天边坡安全稳定的前提下,积极开展挂帮矿的回采工作可以稳定矿山产量。本文以某露天铁矿挂帮矿开采为工程背景,利用FLAC3D数值模拟软件,分析了留矿法开采挂帮矿过程中的边坡稳定性;讨论了留矿法开采挂帮矿可能诱发的边坡地质灾害类型,针对不同的地灾类型,提出了相应的支护措施,探讨了各支护措施共同作用下的边坡稳定性。论文的主要研究工作有:(1)根据各类境界矿柱宽度的计算方法,结合某露天铁矿山的工程地质背景,确定了K.B鲁别捏依塔公式为本文所采用的最优境界矿柱宽度计算方法。根据K.B鲁别捏依塔公式,计算了挂帮矿开采预留境界矿柱宽度的理论区间,考虑实际施工中的可操作性,在该理论区间中确定了4组数值模拟中的境界矿柱宽度。(2)利用FLAC3D数值模拟软件,分析了各设定工况条件下,一、二和三区矿房依次回采后的围岩塑性区、应力和位移变化规律,得出境界矿柱和间柱宽度分别等于16m、10m时,挂帮矿开采对露天边坡稳定性的影响最小。通过FLAC3D数值模拟软件内嵌的安全系数求解程序,计算了在境界矿柱和间柱宽度分别等于16m、10m条件下,三区矿房回采后的边坡安全系数,发现该系数小于安全储备系数,边坡处于非稳定性状态。(3)在参考国内外相关文献资料的基础上,分析了境界矿柱宽度和间柱宽度影响下的边坡SXZ轴、SZZ轴、SXX轴应力分布和坡面监测点位移变化规律,提出了境界矿柱和间柱失稳可能引发的边坡地质灾害类型。(4)针对边坡可能出现的地质灾害类型,提出了锚杆、抗滑桩和注浆三种边坡支护措施。利用FLAC3D数值模拟软件,模拟了三种支护措施共同作用下的三区矿房回采过程。与未支护条件下三区矿房回采后的围岩塑性区、应力分布和位移变化规律进行了对比分析,发现在采取支护措施的条件下,三区挂帮矿开采后边坡稳定性得到提升。计算了支护后的边坡安全系数,得到其大于安全储备系数,支护后的边坡处于稳定状态。
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