乌兰图嘎露天矿边坡监测设计.docx
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乌兰图嘎露天矿边坡监测设计
主要内容、基本要求、主要参考资料等:
一、主要内容:
1.设计出该露天矿的边坡监测方案以及变形监测周期。
2.阐述了观测完成后变形监测数据如何进行处理。
3.对边坡的稳定性提出了意见和建议。
二、基本要求:
希望自己能通过老师的帮助,和自身所掌握的知识和搜集到的资料,结合实际情况完成这次毕业设计论文。
并锻炼和提高自己调查研究、搜集资料、查阅文献、使用工具、总结等的学习能力。
三、主要参考资料:
[1]李海蒙,李军财.国内外矿山边坡监测技术应用的最新进展[J].中国矿业,2006:
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[7]煤矿测量规程[S],2010
[8]国家三、四等水准测量规范[S].
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[10]岳建平,田林亚.变形监测技术与应用[M].国防工业出版社
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[12]张雷韬,梁建军,于春刚.乌煤公司露天矿采掘场边坡稳定性分析及治理[J].
[13]张国良.矿山测量学[M].中国矿业大学出版社,2008.311-327
[14]张正禄.工程测量学[M].武汉大学出版社,2005.175-21
完成期限:
指导教师签名:
专业负责人签名:
年月日
前言
露天矿的边坡一般是临时或半永久性的,煤矿的开采有一定年限,当资源开采完后,就要回填。
露天矿开采中普遍存在的问题是边坡变形,当变形到一定程度时就会发生滑坡。
为了避免灾害发生,如果发现边坡在竖直方向或水平方向上的位移变化速度急剧增大时,应立即撤出工作人员、采掘、运输设备,以确保人员和财产的安全。
通过监测变形的规律,可以进一步的研究边坡变形的原因,预报灾害,为以后的边坡设计积累经验。
提供边坡稳定性分析的基础资料。
还可以通过分析观测资料了解和掌握滑坡形成的原因、形态、规模和发展趋势,以便及时采取相应的处理措施,保证露天矿山生产安全、高效、经济的开采[1]
乌兰图嘎露天矿边坡监测设计
摘要
边坡一般由岩石和粘土物质组成,幅度随着露天矿的逐渐开采而增高,坡度相对较陡,当受到外界因素的影响如当地的地质构造、边坡的岩性、降水、地震、爆破、的侵蚀、设备动态负载和其他因素会发生滑坡、坍塌等地质灾害。
会对人员,设备以及生产造成危害。
因此,高效、准确的监测露天矿的边坡的变形十分重要,本文通过对乌兰图嘎露天矿的边坡监测设计,分析了露天矿滑坡的形成原因;设计出该露天矿的边坡监测方案以及变形监测周期;阐述了观测完成后变形监测数据如何进行处理,并根据已知数据资料对边坡的稳定性提出了意见和建议。
关键词边坡/地质灾害/边坡监测设计/形成原因/数据处理
THEOPENPITMINESLOPEMONITORINGDESIGNOFWULANTUGA
ABSTRACT
Withopen-pitmineslopeisrockymaterialcommonly,amplitudeofincreasedgraduallyandmining,therelativelysteepslope,whenaffectedbyexternalfactorssuchaslocalgeologicalstructure,lithologicslope,precipitation,earthquake,demolition,erosion,equipmentofdynamicloadandotherfactors,landslides,collapseandothergeologicaldisasters,thepersonnel,productionequipmentandproduction,therefore,efficientandaccuratemonitoringofopenpitmineslopedeformationisveryimportant,thisarticlethroughtoWulantugaopen-pitmineslopemonitoringdesign,explainstheformationreasonsoftheopen-pitminelandslide.Designoftheopen-pitmineslopemonitoringplan,aswellasthedeformationmonitoringcycle.Expoundshowobservationafterthecompletionofthedeformationmonitoringdataprocessing,andaccordingtotheknowndataputsforwardopinionsandSuggestionsonthestabilityoftheslope.
KEYWORDSSlope,geologicaldisasters,slopemonitoringdesign,causes,dataprocessing
1乌兰图嘎露天矿概述
1.1位置与交通
(1)地理位置
乌兰图嘎露天矿区位于内蒙古自治区锡林浩特市胜利煤田的西南端,锡林浩特市西偏北约12km处,紧邻原Ⅱ采区露天锗矿,行政隶属于锡林浩特市宝力根苏木。
其地理坐标为:
东经115°53′00″~115°55′15″
北纬43°57′30″~43°59′00″
(2)交通
勘探区位于锡林浩特市西偏北12km,有公路相通。
由锡林浩特沿省道S101线西行370km到达苏尼特右旗赛汉塔拉镇与集二线相连;自锡林浩特市沿锡桑铁路南行150km到达桑根达莱与集通线相连;锡林浩特沿207国道南行290km到达河北省张家口市;锡林浩特市每天有飞往北京及呼和浩特市的飞机,交通甚为方便。
1.2露天矿开采境界特征
露天矿开采境界特征为,地表境界南北倾向长2.78km,东西走向宽2.38km,面积4.635km2;6-1号煤层底部境界南北倾向长2.538km,东西走向宽2.105km,面积3.569km2。
露天矿最终帮坡角为26°,最大开采深度为160m。
1.3气象
锡林郭勒盟属中温带半干旱大陆性气候,草原的夏季时间短且炎热,冬季时间长十分的寒冷,寒暑温差较大,。
根据锡林郭勒盟气象站近年来气象观测资料统计,6月到8月为夏季,温度较高昼夜温差大,11月至次年的3月气温最低。
霜冻期时间较长,一般为10月开始到第二年的4月结束。
平均冻土深度2.39m。
降水一般集中在6月~9月,冬季降雪较多。
年平均蒸发量1788.93mm/a。
1.4地震
根据内蒙古地震资料,本地区地震动峰值加速度0.05g,对照烈度为Ⅵ度。
据了解本区历史上无破坏性地震发生的记载。
区内无泥石流、滑坡及塌陷等不良地质灾害现象发生。
1.5建设与生产情况
乌兰图嘎锗煤露天矿为改扩建露天矿,原有锗煤生产能力为0.05Mt/a,全部用于冶炼提锗,年可加工GeO210t/a。
乌兰图嘎煤炭有限责任公司为顺应市场发展的需要,相应国家的节能减排、发展循环经济的号召,在原有的单一锗煤加工提炼的基础上,增加煤炭的生产能力,扩建后露天矿建设规模为1.20Mt/a,主要产品为锗煤及褐煤两种产品,在生产过程中利用提锗产生的余热可进行发电和褐煤的脱水提质处理。
露天矿现已完成矿区划定范围批复、地质勘探、资源/储量核实以及评审备案、开发利用方案及可研报告编制等工作。
于2009年12月完成锗煤露天矿初步设计的编制工作并审批通过。
目前正在筹划下阶段设计、矿山建设前期筹备等项工作。
2工程概况
2.1采掘场边坡稳定
(1)采掘场边坡地质条件
露天矿首采区采掘场两侧边坡分别位于正断层FGe2、FGe3、FGe4附近,断层倾角为75°,皆大于边坡角度,随着工程的推进,断层破碎带将被剥离掉,对边坡的稳定性不会产生影响。
边坡部位的工程地质条件与矿区基本一致。
(2)影响采掘场边坡稳定性的因素
1)露天矿设计的边坡的高度、边坡台阶的宽度和边坡的坡面角都会直接影响边坡的稳定性。
2)组成边坡的物质,这些物质理力学强度,该地区岩层的倾向、倾角和走向都对露天矿边坡有极大影响;
3)露天矿在开采过程中会对边坡有一定的影响,从而破坏岩体的整体性。
4)雨水对边坡有着较大的影响,当雨水通过裂隙渗入边坡岩体,会减少岩体间的摩擦和降低岩体的物理强度,从而使边坡失稳。
(3)边坡稳定计算指标的选取
由于地质报告中缺少边坡部位详细的工程地质资料,没有关于岩石节理、裂隙密度的统计数据,只能根据经验确定减弱系数λ=0.045。
依据矿区勘探地质报告提供的相应岩性有限资料及参照邻近胜利一号露天矿的实际资料,类比矿山经验数据,确定土、岩的物理力学指标见表2-1
表2-1边坡岩体强度力学指标表
岩种
Φ(°)
C(Mpa)
R(t/m3)
泥岩
38°30′
0.75
1.768
煤
27°24′
0.06
1.240
粘土
13°54′
0.06
1.817
砂质泥岩
27°
0.04
2.12
粉砂岩
28°
0.05
1.98
粗砂岩
31°
0.03
1.97
中砂岩
29°
0.04
1.98
细砾岩
32°
0.04
1.94
泥质砾岩
28°
0.04
1.95
炭质泥岩
37°
0.03
1.97
沙类土
32°
0
2.63
(4)预想滑动模式及计算方法选择
1)计算剖面位置的选择
露天矿在不同的开采阶段,其边坡位置、状态、工程地质条件有所不同。
在初期(首采区)采场的北部端帮边坡深度大、暴露时间长是影响边坡稳定的关键部位。
当首采区采掘完了转向二采区后,随着工作帮向北推进,边坡高度逐渐加大,接近二采区终了时其边坡高度最大,本次设计选取V-V勘探线为边坡稳定的计算剖面。
在下一阶段根据边坡工程地质的详细勘探结果,再做出进一步的计算与修正。
2)预想滑动模式
计算部位的边坡主要由表土、软岩和煤层构成。
根据岩性组合特征,岩层产状,依据经验得出的地质情况及采矿边坡形成的条件,来确定未来边坡滑动模式主要是切割岩层产生的圆弧滑动。
滑动模式见图2-1所示。
3)计算方法选择
设计采用Bishop法进行计算,数学模型如下:
(2-1)
式中:
(2-2)
(2-3)
(2-4)
(2-5)
对每一条块必须满足的条件:
(2-6)
(2-7)
式中:
F――稳定系数
C′――瞬时粘结力
γ――岩石容重
h――条块高度
γw――水位的高度
Ф′――瞬时内摩擦角
ΔX――条块宽度
αi――条块底面倾角
Q――张裂隙水的水平作用力
σ′――有效正应力
4)计算结果和预想滑面。
经计算,当边坡高度为120m,边坡角为26°时,稳定系数为1.31,满足露天矿边坡稳定性要求。
滑坡模式见图2-1。
图2-1采掘场边坡滑动模式及稳定计算示意图
5)台阶坡面角的估算
根据现场实地调查,以及邻近
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