大型露天煤矿高陡时效边坡稳定性理论研究

我国大型露天煤矿多数为复合煤层近水平赋存、采深多达数百米，采用分区开采、高强度推进、压帮内排，采场工作帮、非工作帮、端帮、排土场高陡边坡的形成、几何参数、服务状态是一个动态的变化过程，具有典型的时效性。研究边坡与开采参数、开采程序间的耦合机理，构建高陡时效边坡的地质、采矿和力学模型，揭示多场固流耦合作用影响；研究边坡服务时间、线形参数与爆破震动、地表地下水渗流场、岩层物理力学参数、开采参数间的耦合作用，通过物理模型试验、数值模拟揭示高陡时效边坡变形、破坏与失稳演化过程和滑坡机理；考虑松散不规则物料边坡重构参数、开采程序与工艺，建立采剥、排土场高陡时效边坡一体化理论；建立高陡边坡结构时效度数学模型，研究合理的高陡时效边坡稳定系数。通过本项目的研究，形成完整的大型露天煤矿高陡时效边坡稳定性分析与方法，实现高陡时效边坡的动态分析、评价与滑坡预报，建立高陡时效边坡稳定性理论。

基于露天矿边坡岩体的时效特性。综合运用露天采矿学、工程地质学、边坡工程学等基础理论进行研究，建立了时效边坡的地质、采矿和力学模型，为时效边坡的理论的发展奠定了基础。采用室内试验、原位实验、数值模拟等方法对开采过程中边坡稳定性与开采参数、开采程序之间的耦合关系进行综合研究，探索了露天煤矿采场边坡岩土和排土场土石混合体物理力学时效特性，并揭示了岩体时效强度对边坡稳定性的影响规律。结合露天矿边坡的三维结构，研究了三维高陡边坡潜在滑移面和破坏失稳机理；基于时效边坡理论的所有研究成果，对露天煤矿高陡边坡设计理论进行了改进研究，提出了短工作线，高强度推进的控制开采方案，并在露天煤矿取得了良好的经济效益。