大冶鐵礦露天采場巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性評價體系與分析方法研究.pdf

1、大冶鐵礦是國內(nèi)著名的鐵礦山,經(jīng)過50余年的開采,目前已經(jīng)形成長度和寬度以及坡腳都較為罕見的高陡巖質(zhì)邊坡。由于露天采場地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜,節(jié)理裂隙發(fā)育,邊坡巖體風(fēng)化蝕變強(qiáng)烈,伴隨著從露天轉(zhuǎn)入地下的開采,邊坡在不斷地向采場深部延伸的過程中,時常出現(xiàn)規(guī)模不等的滑塌變形破壞。尤其是東露天采場北幫受F9斷層及其分支斷層控制發(fā)育形成的尖F9滑坡及其坡腳周圍的塌陷區(qū),直接威脅到大冶鐵礦東露天采場采坑底部開采人員設(shè)備的安全,并影響了下一步礦山公園的建設(shè)。因此

2、通過建立大冶鐵礦露天采場巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性評價體系,對巖質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性現(xiàn)狀進(jìn)行分析與預(yù)測具有重要的意義。
　　本文在充分研究前人資料與研究成果的基礎(chǔ)上,針對大冶鐵礦東露天采場邊坡實際情況,建立了大冶鐵礦巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性評價體系,并以典型坡段Ⅵ區(qū)為例,運(yùn)用評價體系對該區(qū)巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性現(xiàn)狀進(jìn)行了分析與預(yù)測。論文的主要研究工作與結(jié)論主要有以下幾點:
　　(1)大冶鐵礦邊坡工程地質(zhì)環(huán)境研究。通過現(xiàn)場工程地質(zhì)勘察與室內(nèi)資料分析等手段研究大冶

3、鐵礦巖質(zhì)邊坡的區(qū)域地質(zhì)環(huán)境,地質(zhì)構(gòu)造、巖體結(jié)構(gòu)等。并針對東露天采場獅子山北幫Ⅵ區(qū)的工程地質(zhì)特征、地下開采和地面塌陷情況進(jìn)行了調(diào)查與分析,為邊坡巖體結(jié)構(gòu)分析和變形破壞數(shù)值模擬研究提供依據(jù)。
　　(2)巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性評價體系與分析方法研究。對巖質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性影響因素進(jìn)行了詳細(xì)的分析,對巖質(zhì)邊坡的破壞模式進(jìn)行了分析與研究,對巖質(zhì)邊坡進(jìn)行結(jié)構(gòu)分類、采用不同指標(biāo)對邊坡的破壞模式進(jìn)行分析,建立巖質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性評價體系,闡述邊坡穩(wěn)定性分析的各種

4、方法及優(yōu)缺點。
　　(3)大冶鐵礦巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性評價體系建立。通過對Ⅵ區(qū)巖質(zhì)邊坡的形態(tài)特征、規(guī)模等進(jìn)行分析,確定影響邊坡穩(wěn)定性的主要因素為地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造與地下采礦,對各因素進(jìn)行分類并計算三個指標(biāo)的權(quán)重值,根據(jù)巖質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性評價體系建立大冶鐵礦巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性評價指標(biāo)體系與穩(wěn)定性評價體系。
　　(4)大冶鐵礦Ⅵ區(qū)巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析。
　　根據(jù)大冶鐵礦巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性評價體系,針對三種主要因素分別采用相應(yīng)的分析方法來分析

5、Ⅵ區(qū)巖質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性。
　?、俨捎贸嗥酵队胺ǚ治鰩r體結(jié)構(gòu)特征;分析結(jié)果表明該區(qū)節(jié)理面大多數(shù)與坡面近直交,對坡體穩(wěn)定性影響小,節(jié)理J4、J5和J6為潛在不利于坡體穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)面,F9斷層是該區(qū)邊坡的主要軟弱面,對邊坡的穩(wěn)定性影響較為不利;
　?、诓捎肍LAC3D模擬邊坡在地下開采過程中其應(yīng)力應(yīng)變和塑性區(qū)變化;原始狀態(tài)下,邊坡的最大主應(yīng)力為15MPa,最小主應(yīng)力為12.5MPa;地下開采▽-60m、▽-84m、▽-120m三個水平

6、礦段時,邊坡的最大主應(yīng)力從27.6MPa一直增加到32.4MPa,最小主應(yīng)力一直為0,剪應(yīng)力先增大后減小,隨著采深增加圍巖的采動應(yīng)力先劇增,但到一定深度與范圍之后增幅減緩;回填使邊坡塑性區(qū)范圍縮小,表明回填體對邊坡穩(wěn)定有利,但低強(qiáng)度的回填體對降低圍巖塑性區(qū)的范圍作用較小,采深增加,發(fā)生屈服的彈性區(qū)域在左右側(cè)呈對稱分布并逐漸擴(kuò)大,剪切破壞集中在斷層破碎帶和開挖空區(qū)兩側(cè)底角,拉伸破壞集中在露天坑底的邊坡面上,斷層破碎帶完全處于塑性狀態(tài);