發(fā)布時(shí)間：2020-11-14 06:40

　　 新疆是“一帶一路”建設(shè)沿線的重要節(jié)點(diǎn),在能源保障和技術(shù)輸出方面一直擔(dān)負(fù)著重要的任務(wù)。準(zhǔn)東煤田作為新疆的第三大煤田,有40%的儲(chǔ)量適合采用露天開(kāi)采。準(zhǔn)東煤田的多座露天礦目前已接近轉(zhuǎn)向階段,一系列的相似的工程和安全問(wèn)題在這一區(qū)域集中涌現(xiàn),針對(duì)準(zhǔn)東露天礦生產(chǎn)過(guò)程中的典型安全技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行研究,其成果將在整個(gè)準(zhǔn)東煤田具有良好的推廣性。采用地質(zhì)調(diào)查和數(shù)據(jù)分析等手段,查明了的影響準(zhǔn)東露天礦邊坡穩(wěn)定的三類(lèi)主要因素;確定了的地質(zhì)構(gòu)造屬簡(jiǎn)單型、巖體為易崩解軟巖;闡明了采場(chǎng)邊坡的失穩(wěn)模式以順層滑坡為主,排土場(chǎng)邊坡以圓弧滑坡為主,復(fù)合邊坡以圓弧-順層滑坡為主。根據(jù)構(gòu)造應(yīng)力圖解方法確定準(zhǔn)東礦區(qū)的水平主應(yīng)力方向?yàn)镹21°E,該應(yīng)力對(duì)邊坡穩(wěn)定性影響較小。從理論上分析了振動(dòng)液化形成的原因以及液化后的物理力學(xué)特征,結(jié)合準(zhǔn)東露天礦的振動(dòng)源類(lèi)型,設(shè)計(jì)不同工況的振動(dòng)條件探索砂土邊坡的動(dòng)力穩(wěn)定性。試驗(yàn)測(cè)定不同振動(dòng)加速度和振動(dòng)頻率條件下砂土邊坡的超靜孔隙水壓力和超孔壓比的時(shí)程變化規(guī)律,結(jié)果表明:振動(dòng)加速度或振動(dòng)頻率越大,砂土邊坡峰值超靜孔隙水壓力越高,并且達(dá)到峰值的時(shí)間越短。建立了傾斜基底上排土場(chǎng)堆載形成的邊坡幾何結(jié)構(gòu)、力學(xué)模型,揭示了排土場(chǎng)邊坡穩(wěn)定性隨著高度的增長(zhǎng)呈二次函數(shù)規(guī)律遞減。綜合排土場(chǎng)傾斜基底穩(wěn)定性、邊坡穩(wěn)定性和最大邊坡角這三個(gè)因素,構(gòu)建了內(nèi)、外排土場(chǎng)穩(wěn)定性線性規(guī)劃模型,提供了確定邊坡最大安全角度的方法。建立了非對(duì)稱(chēng)排土場(chǎng)三維受力模型,引入排土場(chǎng)兩側(cè)基底的支撐力,修正了非對(duì)稱(chēng)基底軟巖排土場(chǎng)的穩(wěn)定性計(jì)算方法。根據(jù)自重應(yīng)力和側(cè)壓計(jì)算方法,推導(dǎo)出了陡幫開(kāi)采過(guò)程中,端幫巖體有效抗剪強(qiáng)度和正應(yīng)力的計(jì)算公式,揭示了有效抗剪強(qiáng)度隨邊坡角度增大呈余切函數(shù)規(guī)律遞減,正應(yīng)力與端幫邊坡角呈負(fù)相關(guān)。建立傾斜條件下非對(duì)稱(chēng)弱層擠壓模型,確定了臨空側(cè)弱層擠出時(shí)上覆堆載體需要滿足的最小厚度。針對(duì)準(zhǔn)東露天礦順傾基底弱層的特征,提出了弱層擠出控制方法。建立排土場(chǎng)凹形邊坡力學(xué)模型,基于極限平衡原理和條分法推導(dǎo)出了凹形排土場(chǎng)邊坡穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算方法。采用模擬分析確定準(zhǔn)東露天礦平直和凹形排土臺(tái)階的最大安全高度分別為64m和80m。內(nèi)排跟進(jìn)壓幫之后首采區(qū)西幫靠幫開(kāi)采的最佳角度為38°。通過(guò)分析準(zhǔn)東露天礦當(dāng)前面臨的剝離物下行運(yùn)輸?shù)膯?wèn)題,論證了傾斜端幫下行運(yùn)輸與排土場(chǎng)下行運(yùn)輸?shù)募夹g(shù)經(jīng)濟(jì)性,提出了端幫道路優(yōu)化解決重車(chē)下行方案,取消▽430水平端幫路,設(shè)置▽414水平西端幫路,內(nèi)排土場(chǎng)臺(tái)階并段形成▽414水平臺(tái)階及新▽462水平臺(tái)階,提供了后續(xù)生產(chǎn)過(guò)程中端幫并段及排土場(chǎng)升段工程實(shí)施方案。該論文有圖75幅,表9個(gè),參考文獻(xiàn)124篇。
【學(xué)位單位】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類(lèi)】：TD824.7
【部分圖文】：

源保障和技術(shù)輸出方面一直擔(dān)負(fù)著重要的任務(wù)。新疆地區(qū)的煤儲(chǔ)量巨大：總儲(chǔ)量2.19萬(wàn)億噸，相當(dāng)于中國(guó)煤礦總儲(chǔ)量的2/5。新疆95%的煤炭?jī)?chǔ)量集中在六大煤田，分別為準(zhǔn)東、準(zhǔn)南、伊犁、吐哈、庫(kù)拜和準(zhǔn)北煤田，六大煤田的分布如圖1-1所示。

南部沿煤層傾向向南推進(jìn)至礦田南部境界。扇形發(fā)展轉(zhuǎn)向，向北推進(jìn)，轉(zhuǎn)入三采區(qū)進(jìn)行開(kāi)采。三采區(qū)向北推進(jìn)至礦田北部境界，再轉(zhuǎn)向進(jìn)行四采區(qū)開(kāi)采。首采區(qū)西幫采用內(nèi)排壓幫，其他采區(qū)采用留溝內(nèi)排接續(xù)的開(kāi)采方案，見(jiàn)圖1-3。準(zhǔn)東露天礦一期工程建設(shè)規(guī)模為10.00Mt/a，后期過(guò)渡到總體規(guī)劃建設(shè)規(guī)模20.00Mt/a。準(zhǔn)東礦四個(gè)采區(qū)境界內(nèi)可采原煤量約為2155.78Mt，按一期工程建設(shè)規(guī)模10.00Mt/a，露天礦全區(qū)均衡服務(wù)年限為196a。首采區(qū)開(kāi)采境界內(nèi)可采原煤量為591.57Mt，均衡服務(wù)年限為67.2a。二采區(qū)開(kāi)采境界內(nèi)可采原煤量為291.16Mt，

5達(dá)60m；內(nèi)排土場(chǎng)長(zhǎng)度1.2 km、寬度約1 km，最大排棄高度140m。準(zhǔn)東露天礦采場(chǎng)現(xiàn)狀見(jiàn)圖1-4。圖 1-4 準(zhǔn)東露天礦 2018 年底采場(chǎng)現(xiàn)狀圖Figure 1-4 Mining status of the Zhundong open-pit mine stope at the end of 2018目前，準(zhǔn)東露天礦已經(jīng)基本完成了首采區(qū)的轉(zhuǎn)向工作，整體發(fā)展勢(shì)頭良好。在轉(zhuǎn)向過(guò)程中，如何保證邊坡穩(wěn)定性、提高端幫角度，對(duì)于降低剝采比、增加礦山經(jīng)濟(jì)效益具有重要的意義。在準(zhǔn)東煤田，由于成煤條件的差異和地質(zhì)構(gòu)造的影響，其煤層賦存條件多為傾斜和緩傾斜煤層，這給內(nèi)排壓幫造成了一定的困難，隨著轉(zhuǎn)向的完成，具備了一定的內(nèi)排條件，提高了邊坡的穩(wěn)定性，此時(shí)，端幫具有進(jìn)一步加陡的條件。為了提高資源回收率，實(shí)現(xiàn)節(jié)地減損開(kāi)采，準(zhǔn)東露天礦可以采用靠幫開(kāi)采方案，但是，對(duì)于合理的陡幫角度和可行的開(kāi)采方案需要有充分、可靠的邊坡安全評(píng)價(jià)作為依據(jù)
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2883198