露井联采边坡破坏机制及其评价方法

在露井联合开采的矿山中，浅部矿层由露天开采、深部矿层由井工矿开采，由于两种采动影响域中的一部分相互重叠或相互包含，因此，边坡岩体除受露天开采影响之外，又增加了地下开采的作用，从而构成了两种开采的复合作用，由此边坡稳定性的评价方法需要考虑地下采动影响。如何解决露井联采作用下边坡稳定评价问题是确保矿山安全和资源有效回收的关键问题之一；为此，本项目将以矿山开采实际为基础，拟在工程实测资料总结、物理模型试验研究和数值模拟分析的基础上，探索露井联采作用下边坡岩体的变形和破坏机制，分析地下采动对边坡体不同空间位置上的作用属性，然后应用相关的数学和力学方法推导出露井联采作用下边坡稳定性的评价方法；并分析地下采区几何尺寸变化对边坡稳定性的影响规律及其分区特性，以便为露井联采的开采设计和安全评价提供理论基础，从而更多地回收深部矿产资源。

露天转地下开采作用下边坡稳定问题是近年来人们一直在探索最主要的学术问题之一，这主要是由于其转入地下开采后某些工程设施建在边坡体上或露天境界线附近，如果边坡不稳定将直接影响到这些设施和环境的安全、以及正常的安全生产等主要问题。本项目以多个露天转地下开采过程的实际案例为基础，基于底面摩擦模型试验、工程实测资料分析、数值模拟和理论研究，主要研究了如下内容：. 1）根据工程实例和实测资料系统研究了边坡变形与破坏特点；. 2）结合工程实例研究露天转地下开采过程中边坡与地下采区不同相对空间关系的影响属性问题；. 3）系统研究地下采区位于坡角区、坡中区和坡外区三种工况下，地下开采对边坡稳定性的影响特点和变化规律；同时分析了地下采区开采尺寸变化对边坡稳定性的影响特点；. 4）研究露天转地下开采边坡稳定性的评价方法。. 针对上述研究内容着重解决了如下学术问题：. 1）针对露天转地下开采中露天边坡与井采区的不同对应关系，露井两种采动影响域整体或部分重叠的区域和影响属性有较大的区别，为此依据两者的对应关系将其划分为坡脚区、坡中区和坡外区三种工况。. 2）依据工程实例及其实测资料，系统揭示了露天转地下开采三种工况下地下开采对边坡稳定性的影响机制、以及边坡滑移破坏的特点；同时还系统研究了地下采空区尺寸演变对边坡稳定性的影响规律、以及相同采区尺寸不同开采深度条件下地下开采对边坡稳定性的影响特点及其演化规律；. 3）由于地下采区与露天边坡影响域中一部分货整体相互重叠，导致形变应变场和自重应力场产生叠加作用，因此边坡稳定性评价中必须考虑变形产生作用，本成果应用叠加方法重新推导出露天转地下开采条件下边坡稳定性的计算方法。通过滑坡实例分析与验算研究，得出如果不考虑地下开采影响，其计算结果与实际差别比较大，因此，在露井联合开采矿山中边坡稳定性评价一定要考虑地下采动的作用。