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露天矿开采岩土工程灾变控制技术
 

  露天矿开采将形成大型的露天坑和堆置废石的排土场,如果设计与生产不当,将带来露天坑边坡失稳、排土场滑坡、泥石流等多种岩土工程灾变。边坡的陡与缓直接关系到矿山的安全与经济效益和环境。边坡越缓,采场剥离的废石量就越大,可能丢弃的矿产资源和排土场占用的土地资源就越多,生产成本就越高;边坡越陡,边坡破坏概率就越高,环境破坏的程度就越大,矿山的安全风险和环境压力就越大。本项目就是研究露天矿开采过程中各种边坡条件下的岩土灾变的机理,研究各种岩土灾变的控制技术与治理措施,在可接受的边坡破坏概率的前提下, 进行边坡设计方案的优化。
  岩土灾变机理取决于不同的边坡体介质特征与力学特性,露天坑岩质边坡主要受岩体结构控制,而排土场边坡主要受土场废石块度分布控制,但边坡都具有非均质性和力学参数的离散性,均具有统计特性,因此本项目采用现场测量统计、现场散体筛分,并结合图像法分析,获得岩体结构产状、迹长、结构面间距、排土场散体粒度等,分析总结出各种参数的分布函数;在此基础上进行各种介质的力学试验,分析岩体或散体的力学参数的统计特征指数;根据矿山所处位置研究场地地震危险性以及发生地震的概率;通过爆破测试,获得采场场地震动参数;通过勘察调查,针对降雨、边坡介质降雨入渗和地下水排泄汇流特征,分析边坡地下水渗流场;通过调查研究,分析露天坑、排土场滑坡及泥石流的形成机理;提出了高陡顺层岩质边坡的“滑劈破坏”新模型、边坡稳定性分析“临界滑动场”新方法;在国内率先研究了边坡可靠性评价体系;应用边坡稳定性分析的非线性有限元、三维极限平衡、随机有限元等多种数值分析方法;根据边坡结构特征和灾害特性,提出了整套岩土灾害控制技术以及治理措施;采用多目标决策方法,建立了边坡灾变控制费用、动态经济风险、经济收益、经济效果、矿产资源利用、土地占用等因子的决策模型,优化边坡设计方案。
  本项目以安全控制、经济优化为原则,以自主创新为主,同时消化吸收国外先进技术,通过勘察、试验与理论分析,实现边坡工程灾变控制,为露天矿山开采设计提供了技术支撑。

应用推广情况

  本项目已推广应用到太钢的峨口铁矿和尖山铁矿、攀钢的朱家包包铁矿、首钢水厂铁矿、本钢的南芬铁矿和歪头山铁矿、山东的韩旺铁矿、大业金矿、仓上金矿、紫金矿业的紫金山金矿、青海德尔尼铜矿、新疆阿舍勒铜矿、江苏船山石灰石矿、四川金顶石灰石矿等20多个露天矿山,显著有效抑制了灾害事故的发生,改善了矿区周边生态环境,经济效益、社会效益、环境效益十分明显,实现了露天矿山安全高效开采。
  该科研成果2011年通过了由安徽省科技厅组织专家科技成果鉴定。其技术属国际领先水平。

 

 

新闻来源:马鞍山矿山研究院 发布时间:2012-5-10 10:08:00 阅读:

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