露天煤礦排土場松散土石混合體重塑-失穩(wěn)機理研究

露天煤礦開采實質是將巖土破碎成土石混合體進行采裝、運輸和排棄，松散土石混合體是組成露天煤礦內、外排土場的基本巖體材料，排土場的穩(wěn)定關系到礦山生產(chǎn)和生命財產(chǎn)安全。松散土石混合體經(jīng)過長時間堆載物理力學特性發(fā)生了明顯改變，具有重塑性。項目以松散土石混合體為研究對象，有以下創(chuàng)新點：①揭示其在水、溫度、動靜荷載作用下重塑-破碎全過程的物理力學特性變化規(guī)律，建立重塑-失穩(wěn)全過程固液耦合模型；②建立含大塊巖體的松散土石混合體在動、靜荷載作用下三維力學模型，分析其剪切面的分形特征，揭示含大塊巖體松散土石混合體尺寸效應；③建立在水、溫度、堆載壓力和運輸設備動荷載作用下松散土石混合體排土場失穩(wěn)的力學模型，得出其在不斷堆載和運輸設備動荷載作用下穩(wěn)定性力學判據(jù)，提出基于松散土石混合體重塑-失穩(wěn)全過程排土場邊坡穩(wěn)定性評價方法。通過項目的研究為松散土石混合體組成的排土場參數(shù)選擇、試驗手段以及穩(wěn)定性研究提供理論依據(jù)。 2100433B

排土場巖土物理力學性質研究

影響排土場邊坡的主要因素包括基底軟層及排棄物的強度,因此有必要對其進行物理力學性質研究,以便進行計算分析。

1　地基土物理力學性質

排土場區(qū)內普遍覆蓋一層厚度不大的第四系表土,其力學強度較低,是排土場穩(wěn)定性研究必須考慮的因素。為此在地基土中采集有代表性的巖土試樣進行土的物理力學性質試驗。

2　散體物料物理力學性質研究

排土場散體物質組成是決定排土場堆料的力學性態(tài)的主要依據(jù)。為此采用精度高的篩分法,結合攝影法和直接量測法,來測定巖石的粒度組成。除了在排放中的隨機因素外,各塊度級別沿邊坡高度分布存在著明顯的規(guī)律性,由上而下,塊度逐漸增大,總的趨向是小塊集中在上部,大塊在下部,中間部分各種塊度參差不齊,但以中等塊度居多。

散體物料物理力學性質的測定分以下3組:

①含細顆粒( d < 5 mm)較多,一般位于排土場上部;

② 含細顆粒中等,含中等顆粒較多,一般位于排土場中部;

③大塊巖石,一般位于排土場中下部及下部 。

是為進行露天礦排土場的設計、選址和了解排土場使用現(xiàn)狀等進行的測量工作。包括測定排土場的面積和高度、計算排土場的接受能力、在現(xiàn)場標定排土場境界、進行排土場的碎部測量以及對排土場的下沉和變形進行觀測。

江西某銅礦排土場位于天排山西側山麓,地勢總的變化是東南高西北低。場區(qū)山體較陡峻,地形高差較大。自采場擴幫以來排土場急速堆高,再加上擴幫排出的大多是粘土,排土場曾發(fā)生兩起重大事故: 2004年9月,在該排土場堆存過程中由于邊坡失穩(wěn),排土車輛滑到坡腳,差點造成車毀人亡; 2005年1月份,在該排土場排土過程中造成了1人死亡。

該排土場的下游是鐵路和農(nóng)田,一旦排土場出現(xiàn)滑坡,不僅會影響到該礦的正常生產(chǎn),而且會危及到下游的鐵路和農(nóng)田,因此,亟需對該礦排土場邊坡進行穩(wěn)定性分析,以預測邊坡發(fā)展趨勢 。