露天煤礦排土場(chǎng)松散土石混合體重塑-失穩(wěn)機(jī)理研究基本信息

露天煤礦開采實(shí)質(zhì)是將巖土破碎成土石混合體進(jìn)行采裝、運(yùn)輸和排棄，松散土石混合體是組成露天煤礦內(nèi)、外排土場(chǎng)的基本巖體材料，排土場(chǎng)的穩(wěn)定關(guān)系到礦山生產(chǎn)和生命財(cái)產(chǎn)安全。松散土石混合體經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間堆載物理力學(xué)特性發(fā)生了明顯改變，具有重塑性。項(xiàng)目以松散土石混合體為研究對(duì)象，有以下創(chuàng)新點(diǎn)：①揭示其在水、溫度、動(dòng)靜荷載作用下重塑-破碎全過(guò)程的物理力學(xué)特性變化規(guī)律，建立重塑-失穩(wěn)全過(guò)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(dòng)、靜荷載作用下三維力學(xué)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(yīng)；③建立在水、溫度、堆載壓力和運(yùn)輸設(shè)備動(dòng)荷載作用下松散土石混合體排土場(chǎng)失穩(wěn)的力學(xué)模型，得出其在不斷堆載和運(yùn)輸設(shè)備動(dòng)荷載作用下穩(wěn)定性力學(xué)判據(jù)，提出基于松散土石混合體重塑-失穩(wěn)全過(guò)程排土場(chǎng)邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法。通過(guò)項(xiàng)目的研究為松散土石混合體組成的排土場(chǎng)參數(shù)選擇、試驗(yàn)手段以及穩(wěn)定性研究提供理論依據(jù)。 2100433B

排土場(chǎng)巖土物理力學(xué)性質(zhì)研究

影響排土場(chǎng)邊坡的主要因素包括基底軟層及排棄物的強(qiáng)度,因此有必要對(duì)其進(jìn)行物理力學(xué)性質(zhì)研究,以便進(jìn)行計(jì)算分析。

1　地基土物理力學(xué)性質(zhì)

排土場(chǎng)區(qū)內(nèi)普遍覆蓋一層厚度不大的第四系表土,其力學(xué)強(qiáng)度較低,是排土場(chǎng)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(jìn)行土的物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)。

2　散體物料物理力學(xué)性質(zhì)研究

排土場(chǎng)散體物質(zhì)組成是決定排土場(chǎng)堆料的力學(xué)性態(tài)的主要依據(jù)。為此采用精度高的篩分法,結(jié)合攝影法和直接量測(cè)法,來(lái)測(cè)定巖石的粒度組成。除了在排放中的隨機(jī)因素外,各塊度級(jí)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(xué)性質(zhì)的測(cè)定分以下3組:

①含細(xì)顆粒( d < 5 mm)較多,一般位于排土場(chǎng)上部;

② 含細(xì)顆粒中等,含中等顆粒較多,一般位于排土場(chǎng)中部;

③大塊巖石,一般位于排土場(chǎng)中下部及下部 。

是為進(jìn)行露天礦排土場(chǎng)的設(shè)計(jì)、選址和了解排土場(chǎng)使用現(xiàn)狀等進(jìn)行的測(cè)量工作。包括測(cè)定排土場(chǎng)的面積和高度、計(jì)算排土場(chǎng)的接受能力、在現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定排土場(chǎng)境界、進(jìn)行排土場(chǎng)的碎部測(cè)量以及對(duì)排土場(chǎng)的下沉和變形進(jìn)行觀測(cè)。

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

該排土場(chǎng)的下游是鐵路和農(nóng)田,一旦排土場(chǎng)出現(xiàn)滑坡,不僅會(huì)影響到該礦的正常生產(chǎn),而且會(huì)危及到下游的鐵路和農(nóng)田,因此,亟需對(duì)該礦排土場(chǎng)邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性分析,以預(yù)測(cè)邊坡發(fā)展趨勢(shì) 。