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節地減損開采模式下邊坡結構及應力發展規律
關鍵詞：節地減損 開采模式 邊坡結構 穩定性 應力結構
摘要：為了實現節地減損開采技術在露天礦的安全應用,對開采過程中的邊坡結構、巖體應力狀態和穩定性進行分析,揭示開采程序和參數與邊坡應力分布和穩定性的耦合規律。采用剖面法闡述了適用于擴建和新建露天礦的2種節地減損開采技術方案;分析了邊坡內部的應力類型,建立了降段或靠幫開采造成的不平衡應力分異模型及其誘發的邊坡牽引式漸進破壞模型。以蒙東地區露天礦采場端幫的形成和發展過程為依據建立了三維模型,并設定模擬條件如下:采場深度從0降段至300 m,每次降段50 m;端幫角度從37°線性提高至45°,每次提高2°;內排土場從0回填至300 m,每次回填50 m。分析得到開挖降段和靠幫開采過程中自重應力和水平應力變化規律以及開挖降段和內排回填過程中的端幫邊坡穩定系數變化規律。根據礦山的設備生產能力和采剝工程量,計算出開挖降段、靠幫開采所需的工程時間,通過回歸分析得到自重和水平應力隨時間的變化規律,以及時效穩定性的變化規律。研究結果表明:開挖降段過程中,自重和水平應力分別下降了1.6和5.6 MPa,端幫邊坡穩定系數從2.23下降到0.83;靠幫開采過程中,自重和水平應力分別提高了0.5和9.4 MPa;內排回填過程中,端幫穩定系數從0.83提高到1.87。自重應力和水平應力均呈現以采場中心線為軸的對稱結構,在采場范圍內,自重應力呈拱形結構,水平應力呈“楔形”結構;隨著開挖降段深度或端幫邊坡角度的增大,自重應力拱頂曲率和水平應力楔形曲率均不斷減小。自重和水平應力的峰值隨開挖深度的增大呈二次函數下降,隨開挖時間的增加均呈線性規律下降,隨端幫邊坡角度的增大呈二次函數規律增大。端幫穩定系數隨開挖降段深度的增加呈負指數降低,隨時間的增長呈二次函數規律下降;端幫的穩定系數隨內排回填高度、時間均呈現指數
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