FLAC3D在露天煤矿排土场边坡稳定性中的应用与研究

本文主要探讨了基于FLAC3D的排土场边坡稳定性分析方法在露天煤矿中的应用。露天煤矿在开采过程中，为了高效利用资源并确保安全，通常会选择内排排土方式。然而，随着开采深度的加深、排土高度的提升以及环境因素如岩石风化、雨水侵蚀和爆破活动的影响，排土场边坡的稳定性问题日益突出，可能引发局部或整体失稳，这对露天煤矿的运营构成了严重威胁。 研究对象是位于新疆维吾尔自治区托克逊县的黑山露天煤矿，其排土场边坡的稳定性分析至关重要。通过对该区域的地质情况进行深入研究，包括钻探获取的地层信息（如泥盆系天格尔组、石炭系牙满苏组、侏罗系、下第三系及第四系全新统）和地质构造特点（单斜构造，地层走向和倾角），有助于理解边坡潜在的稳定性隐患。 文章引用莫尔-库仑强度理论，这一理论强调岩石的破坏取决于正应力和剪应力的组合。通过室内科学试验，研究人员获得了岩层的极限应力状态，并将其转化为莫尔应力圆，以预测边坡在不同荷载下的稳定性。FLAC3D是一种三维数值模拟软件，被用于细致地模拟排土场边坡的应力分布和位移变化，从而更精确地预测和评估边坡的稳定性。 在黑山煤矿的实际案例中，发现13-1号煤层作为主要可采煤层，由于13-2煤层的存在，其底部的泥岩层厚度虽薄但强度较低，可能成为边坡不稳定的关键因素。通过在内排土场北部边坡钻孔的数据，研究人员得以分析不同地层的力学特性，结合FLAC3D模拟，得出关于边坡内部应力、位移分布的具体情况，以及边坡可能发生破坏的模式。 最后，文章提到了运用强度折减法来确定排土场边坡的安全储备系数，这是衡量边坡稳定性的关键参数，它可以帮助决策者制定合理的安全措施和维护策略，保障露天煤矿的安全生产。通过对FLAC3D结果的综合分析，研究者得出了科学的排土场边坡稳定性和管理建议，这对于提升整个露天煤矿的运营效率和安全性具有重要意义。