[发明专利]一种露天煤矿陡帮开采的端帮边坡稳定性分析方法

说明书

本发明公开了一种露天煤矿陡帮开采的端帮边坡稳定性分析方法，步骤为：分析露天煤矿端帮边坡的稳定性影响因素和潜在的滑坡模式；确定端帮安全储备系数；确定陡帮开采端帮边坡最终形态；建立三维数值模型分析不同追踪距离下端帮边坡变形破坏规律与边坡稳定系数的变化特征；确定内排追踪距离，实行陡帮开采。本发明的露天煤矿陡帮开采的端帮边坡稳定性分析方法通过二维边坡分析方法判断无法进行陡帮开采的边坡有了新的开采可能，实现了整体边坡角度设计后的利益最大化，能够充分回收煤炭资源、降低生产剥采比、提高经济效益。

技术领域

本发明属于露天开采的技术领域，尤其涉及一种露天煤矿陡帮开采的端帮边坡稳定性分析方法。

背景技术

我国大部分露天矿在生产过程中都会受到剥采比的影响，导致年产量或经济效益不能达到最大化。露天煤矿在对边坡角度进行设计时，大多未考虑采区在开挖与内排过程中，其端帮边坡周期性形成、消失的时间效应，将具备时效性的边坡视为永久服务同样会导致设计的整体边坡角度过于保守。再者，端帮边坡布置的保安平盘和运输平盘的数量过多，且平盘宽度通常超出设计要求，将直接导致边坡角度偏小，造成大量煤炭资源浪费。因此，提高端帮整体边坡角度，对其边坡形态进行合理优化，实施陡边坡开采技术，将成为我国露天煤矿充分回收煤炭资源、降低生产剥采比、提高经济效益的主要方式。

露天煤矿进行边坡形态的设计通常采用静态极限平衡理论进行稳定性计算，将受到采场工作帮与内排土场双重支挡的复杂三维边坡简化为二维边坡问题进行处理，不能全面准确地反映出边坡的三维特性及准确的稳定性状态。

发明内容

基于以上现有技术的不足，本发明所解决的技术问题在于提供一种露天煤矿陡帮开采的端帮边坡稳定性分析方法，实现了整体边坡角度设计后的利益最大化，能够充分回收煤炭资源、降低生产剥采比、提高经济效益。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案来实现：

本发明提供一种露天煤矿陡帮开采的端帮边坡稳定性分析方法，包括以下步骤：

S1：分析露天煤矿端帮边坡的稳定性影响因素和潜在的滑坡模式，结合实际生产需求，以确保边坡安全与原煤生产接续为原则，评价各矿端帮陡帮开采的可行性；

S2：确定端帮安全储备系数，综合考虑边坡类型、地质条件、各构成部分物理力学指标的掌握程度和潜在滑坡危害程度，确定端帮安全储备系数；

S3：确定陡帮开采端帮边坡最终形态，综合考虑端帮回采煤量和边坡稳定性，设计符合露天煤矿生产要求的陡帮开采方案，选取典型的工程地质剖面，计算陡帮开采后的边坡稳定系数为F_S1，当F_S1≥1.2时，可直接进行陡帮开采，当F_S1＜1.2时，需进行下一步分析；

S4：利用FLAC3D数值模拟为研究手段，建立三维数值模型分析不同追踪距离下端帮边坡变形破坏规律与边坡稳定系数F_S2的变化特征；

S5：确定内排追踪距离，边坡稳定性系数随内排追踪距离的增加而减小，根据步骤S3的分析结果，在F_S2≥1.2的情况下，确定最佳内排追踪距离，实行陡帮开采。

可选的，在步骤S1中，陡帮开采可行性分析为分析露天煤矿的边坡工程地质条件和稳定性；露天煤矿端帮边坡的稳定性影响因素有岩石的矿物组成、岩体中的地质结构面、水、震动、构造应力、采矿工程活动、风化、形态以及暴露时间中的一种或几种；

潜在的滑坡模式为圆弧滑动、平面滑动、楔体滑动以及组合滑动。

进一步的，在步骤S2中，各构成部分物理力学指标的掌握程度为对各构成部分的岩土体进行力学实验，得到端帮边坡岩土体的物理力学指标。

可选的，在步骤S3中，典型的工程地质剖面为能够真实反应露天煤矿端帮边坡状态的工程地质剖面。