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刚果(金)某铜钴矿开采边坡稳定性及敏感性分析

发布日期:2020-06-16   来源:矿道网   投稿者:王亚明   浏览次数:1441

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根据刚果(金)某铜钴矿矿区的工程地质和钻探地层调查资料,分析该矿开采区边坡地层分布,获取了各地层岩土体的物理力学参数。通过Slide软件计算了拟开采边坡在无水浸泡和地下水工况下的稳定性系数,认为拟开采设计边坡整体是稳定的,边坡的破坏模式以剪切—滑移、剪切—滑移—拉裂和蠕滑—拉裂为主。同时,分析岩土体重度、内聚力、内摩擦角与地下水对矿山边坡稳定性的敏感性,认为边坡稳定系数对地下水水位非常敏感,其研究对相关采矿工程的边坡设计具有重要的指导意义。

1.概述

露天矿山边坡稳定性是影响矿山生产安全的重大难题,矿区开采前,需对拟开采矿山边坡的稳定性进行系统性评价,方可确保矿山的生产安全。现今,对边坡稳定性的研究方法,主要有工程地质法、极限平衡法、极限分析法和数值分析法等;对矿山边坡研究方面,王亚明对老挝某金矿边坡的稳定性进行了评价;胡卸文等对四川某矿山的边坡失稳机理及稳定性进行了评价;刘林贵等、王东等对矿山边坡进行了三维可视化数值模拟,计算了边坡稳定性系数;韩现民等对矿山边坡的稳定性进行了数值模拟,并对敏感度进行了分析;李长洪等研究了水厂铁矿露天边坡的岩体结构及破坏模式,对边坡稳定性进行了评价。

2 矿区地质环境条件

刚果(金)某铜钴矿位于卢阿拉巴省科卢韦齐市东35km,N39 公路南 600m 处,地貌为低缓丘陵区,海拔1294~1390m。该铜钴矿区内地层主要有罗安群的RAT 组(R1)、矿 山 组(R2:RSF、RSC、SDB、SDS、CMN1、CMN2)、迪佩特组(R3)、下孔德龙古亚群利卡西组(Ki1:Ki1.1、Ki1.2、Ki1.3)及第四系。该铜钴矿露天开采方案为:开采境界线地面标高为1302~1356m,矿床中部、西部开采至 970m 标高,矿床西部开采至985m标高。

3矿区边坡稳定性评价

3.1 计算参数及计算工况的确定

岩土体物理力学性质是决定边坡岩土体稳定性的内在因素,通过岩石试验成果统计分析,确定采用 RMR评分体系,采用《非煤露天矿边坡工程技术规范》(GB51016-2014)计算岩体抗剪强度参数,利用反演分析计算及工程类比法,确定岩土层的物理力学性质。

3.2 矿区典型边坡稳定性计算

利用Slide软件建立边坡模型,以极限平衡分析法的瑞典条分法进行验算分析,对典型断面的岩土参数考虑了边坡地层厚度和标高的不同而进行不同取值。

4 矿区典型边坡敏感性分析

4.1 岩土体重度敏感性分析

边坡稳定系数对岩体容重极不敏感,稳定系数—重度关系曲线呈近似水平直线,平均变化率仅为-0.0013/kN·m-3,敏感度S为-0.0228。稳定系数随土体容重增大而增大,较为敏感,稳定系数—重度关系曲线呈直线,平均变化率仅为-0.0017/kN·m-3,敏感度S为-0.02017。

4.2 岩土体粘聚力敏感性分析

边坡稳定系数随岩土体粘聚力增大而增大,稳定系数与岩体粘聚力的关系曲线为直线,平均变化率为0.0002/kPa,敏感度S为0.14289。稳定系数与土体粘聚力的关系曲线为直线,平均变化率为0.0005/kPa,敏感度S为0.01660。

4.3 岩土体内摩擦角敏感性分析

边坡稳定系数随岩土内摩擦角增大而增大,稳定系数对土体内摩擦角较岩体内摩擦角敏感。稳定系数与岩体内摩擦角的关系曲线近似为直线,平均变化率为0.0045/度,敏感度S为0.08813。稳定系数随土体内摩擦角增大而增大,较为敏感,稳定系数与岩体内摩擦角的关系曲线为直线,平均变化率为0.0091/度,敏感度S为0.15085。

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