露天煤矿排土场松散土石混合体重塑-失稳机理研究

露天煤矿开采实质是将岩土破碎成土石混合体进行采装、运输和排弃，松散土石混合体是组成露天煤矿内、外排土场的基本岩体材料，排土场的稳定关系到矿山生产和生命财产安全。松散土石混合体经过长时间堆载物理力学特性发生了明显改变，具有重塑性。项目以松散土石混合体为研究对象，有以下创新点：①揭示其在水、温度、动静荷载作用下重塑-破碎全过程的物理力学特性变化规律，建立重塑-失稳全过程固液耦合模型；②建立含大块岩体的松散土石混合体在动、静荷载作用下三维力学模型，分析其剪切面的分形特征，揭示含大块岩体松散土石混合体尺寸效应；③建立在水、温度、堆载压力和运输设备动荷载作用下松散土石混合体排土场失稳的力学模型，得出其在不断堆载和运输设备动荷载作用下稳定性力学判据，提出基于松散土石混合体重塑-失稳全过程排土场边坡稳定性评价方法。通过项目的研究为松散土石混合体组成的排土场参数选择、试验手段以及稳定性研究提供理论依据。 2100433B

排土场岩土物理力学性质研究

影响排土场边坡的主要因素包括基底软层及排弃物的强度,因此有必要对其进行物理力学性质研究,以便进行计算分析。

1　地基土物理力学性质

排土场区内普遍覆盖一层厚度不大的第四系表土,其力学强度较低,是排土场稳定性研究必须考虑的因素。为此在地基土中采集有代表性的岩土试样进行土的物理力学性质试验。

2　散体物料物理力学性质研究

排土场散体物质组成是决定排土场堆料的力学性态的主要依据。为此采用精度高的筛分法,结合摄影法和直接量测法,来测定岩石的粒度组成。除了在排放中的随机因素外,各块度级别沿边坡高度分布存在着明显的规律性,由上而下,块度逐渐增大,总的趋向是小块集中在上部,大块在下部,中间部分各种块度参差不齐,但以中等块度居多。

散体物料物理力学性质的测定分以下3组:

①含细颗粒( d < 5 mm)较多,一般位于排土场上部;

② 含细颗粒中等,含中等颗粒较多,一般位于排土场中部;

③大块岩石,一般位于排土场中下部及下部 。

是为进行露天矿排土场的设计、选址和了解排土场使用现状等进行的测量工作。包括测定排土场的面积和高度、计算排土场的接受能力、在现场标定排土场境界、进行排土场的碎部测量以及对排土场的下沉和变形进行观测。

江西某铜矿排土场位于天排山西侧山麓,地势总的变化是东南高西北低。场区山体较陡峻,地形高差较大。自采场扩帮以来排土场急速堆高,再加上扩帮排出的大多是粘土,排土场曾发生两起重大事故: 2004年9月,在该排土场堆存过程中由于边坡失稳,排土车辆滑到坡脚,差点造成车毁人亡; 2005年1月份,在该排土场排土过程中造成了1人死亡。

该排土场的下游是铁路和农田,一旦排土场出现滑坡,不仅会影响到该矿的正常生产,而且会危及到下游的铁路和农田,因此,亟需对该矿排土场边坡进行稳定性分析,以预测边坡发展趋势 。