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边坡地质灾害及其影响因素研究

来源:华盛论文咨询网 发表时间:2018-11-30 10:21 隶属于:工业论文 浏览次数:

摘要 根据相关资料显示,目前我国的露天矿开采呈现集中化趋势,开采规模也逐渐增加,导致大量的人工边坡出现。边坡的稳定性直接决定着露天矿开采的安全性,本文首先分析了露天矿边

  摘 要:根据相关资料显示,目前我国的露天矿开采呈现集中化趋势,开采规模也逐渐增加,导致大量的人工边坡出现。边坡的稳定性直接决定着露天矿开采的安全性,本文首先分析了露天矿边坡地质灾害特点,同时阐述了露天矿边坡地质灾害影响因素,最后总结了全文。

  关键词:露天矿;边坡;地质灾害;特点;影响因素

  随着我国露天开采矿产数量的增加,人工边坡的规模也逐渐增加。若是因为边坡失稳导致的地质灾害,会严重影响着采矿作业的开展,威胁着采矿人员的安全,影响着采矿设备的性能。本文主要从露天矿边坡地质灾害特点入手,分析其造成地质灾害的影响因素[1]。

  1露天矿边坡地质灾害特点

  ①露天矿边坡特点。露天矿边坡是由于剥离表土、开挖矿体导致。因此,露天煤矿边坡不仅具备时效性、可变性性、动态性,还具备无选择性的特点。根据相关调查显示,露天矿边坡的岩体主要是沉积岩,岩石的层理比较明显,其中的结构面、夹层较多,延时的强度较低。边坡造成的破坏主要在夹层、断层、节理位置。②露天矿边坡灾害特点。边坡地质灾害包括滑坡、泥石流、坍塌、崩塌等,由于露天煤矿边坡主要是由沉积岩组成,大多为水平岩石,岩土的强度较低,夹层、结构面较多。因此地质灾害大多为滑坡、会导致边坡失去稳定性。露天矿边坡滑坡具备潜在性、突发性,对运行设备、人员的危害性较大。

  2露天矿边坡地质灾害影响因素

  露天矿边坡不仅会受到自然盈利的影响,还会受到采矿作业的影响,由此可见,影响边坡稳定性的因素较多。内在因素包括物理性质、力学性质、地质结构等,外因包括地下水、边坡形状、爆破振动等。根据相关研究显示,露天矿边坡的角度、结构面、夹层等对露天矿边坡的影响的较大,主要如下:

公式1

  (1)边坡角的影响。露天矿边坡角的大小与露天矿的面

  积有着较大的影响,边坡角对边坡的稳定性影响主要是滑体重量增加,进而影响了边坡的滑动形式。为了确保计算方式的精简,可以借助张裂缝平面模式,将边坡角度、稳定系数之间的关系表现出来,其稳定性系数表示如下:

  上述式子中Fs为露天矿边坡稳定系数,C为滑面的粘聚力,单位:kPa。Z为张裂缝的深度,单位:m。H为露天矿边坡高度,单位:m。γ为滑体重量,单位:kN/m³。∂为边坡角。β为滑面倾角。θ为滑面的内摩擦角。为了能够直观的研究出表坡角变化与稳定性之间的关系,建立相应模型,通过深入分析模型,其边坡岩体物理力学参数如下表1所示。

表1

  将表中的数据制作为图像关系,通过分析能够得知,各个岩层之间的物理力学性质不变、边坡角度不变的情况下,若是边坡角度增加,那么稳定系数会逐渐减少,边坡发生的概率也逐渐增加。

  (2)岩层倾角影响。当露天矿边坡形成之后,从表层到底部均形成了复杂的层状边坡。岩石倾角不仅会影响边坡滑动模式,还会影响边坡的稳定性。不同的岩石层接触面强度低于完整岩石的强度,这也是确保露天矿边坡稳定性的因素之一。

  同样借助上述模型,将边坡角度设置为30°,岩石倾角的边坡安全系数结果如下图1所示。通过分析图1数据能够得知,若是岩层倾角小于0°,边坡属于反倾向类型的边坡。随着岩层倾角的不断增加,边坡的稳定系数也逐渐增加,边坡岩体会朝着空闲面滑动,必须要控制边坡角、地下水,进而确保边坡的稳定性。若是岩石倾角大于0°,边坡与岩层边坡呈现同倾向趋势,随着岩层倾角的不端正增加,边坡的稳定性逐渐减小,进而增加了边坡滑体的概率。

图1

  (3)地下水边坡影响。根据相关调查显示,大部分的露天矿滑坡事故发生在强降雨、解冻时期,因此,水是影响边坡稳定性的关键性因素。为了有效观察地下水对露天矿边坡的影响,借助SV6.0软件,模拟地下水高度、边坡稳定性系数,其结果如下图2所示,其中hw代表的是边坡内地下水的高度。

图2

  分析图2能够得知,hw=0时,边坡处于干边坡,边坡的稳定系数为1.26,此时边坡处于稳定状态,进而发生边坡滑体的概率较小。随着边坡水位的增加,边坡的稳定性逐渐降低,在边坡饱和时期,边坡的稳定系数为0.91,此时的滑体概率较大。需要及时降低水位,进而确保边坡的稳定性。

  (4)夹层边坡稳定性影响。夹层的上下层构造差异较大,形状会受到断面、层面的制约,因此延续性比较差,呈现出流态现象,严重影响着边坡的稳定性。由于夹层具备明显的时间效应,在剪应力不变的情况下,位移会随着时间的增加逐渐变大,边坡夹层也会逐渐蠕动,进而严重影响着边坡的稳定性。因此,在实际的工作中必须要对岩体进行全面检查,确保了夹层的位置、强度之后,才采取合理的防治措施。

  3结语

  综上所述,露天矿边坡是由沉积岩层组成,有岩层的强度低、边坡高,导致局部滑体的现象频发,其滑动模式为张裂缝、圆弧面、平面。影响露天边坡稳定性的因素较多,包括边坡角、岩石倾角、地下水、夹层等均有着较大的影响。因此,在露天矿开采时期需要综合各项因素,合理设计边坡角,在开采过程中还要强化地下水的监控,调查岩体结构,落实各项防范措施,最大程度避免边坡滑体地质灾害出现。

  参考文献

  [1]赵锡刚.露天煤矿边坡地质灾害及其影响因素分析[J].现代矿业,2013,29(01):61-63.

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